TUGAS AKHIR
PENGARUH KETINGGIAN ALAT UKUR ELEKTRODA
BOLA-BOLA DI ATAS PERMUKAAN TANAH TERHADAP KESALAHAN
PENGUKURAN
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh:
OKTAFIANUS ZEBUA
NIM : 060402023
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGARUH KETINGGIAN ALAT UKUR ELEKTRODA BOLA-BOLA DI
ATAS PERMUKAAN TANAH TERHADAP KESALAHAN PENGUKURAN
Oleh
Oktafianus Zebua
NIM : 060402023
Disetujui oleh:
Dosen Pembimbing,
Ir. Bonggas L. Tobing NIP : 194708171975031002
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Ir. S. Tarmizi Kasim, M,sc NIP : 195405311986011002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus atas kasih dan
penyertaan-Nya yang begitu besar dalam kehidupan penulis termasuk dalam menyelesaikan Tugas
Akhir yang berjudul :
PENGARUH KETINGGIAN ALAT UKUR ELEKTRODA BOLA-BOLA DI
ATAS PERMUKAAN TANAH TERHADAP KESALAHAN PENGUKURAN
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk
memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen
Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas
Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai
pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Bonggas L. Tobing sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis
yang sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini dan sebagai
Dosen wali penulis selama di kampus.
2. Bapak Ir. S. Tarmizi Kasim, M,Si sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro
4. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.
5. Kedua orang tua saya yaitu Sarotὂdὂ Zebua dan Rosmafiti M arunduri. Kakak
penulis Elfi dan adik penulis Marliani dan Berkat yang memberi dukungan,
semangat dan doanya kepada penulis dengan segala pengorbanan dan kasih
sayang yang tidak ternilai besarnya.
6. Teman baik saya Folda atas segala dukungan maupun bantuannya dan Bonar.
7. Teman-teman stambuk 2006 yang tidak bisa penulis sebutkan namanya satu
persatu, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan.
8. Adik-adik stambuk 2009 (Ade, Alfin dll.) dan 2010 (Ando dan Doni) atas
dukungan doanya.
9. Asisten laboratorium tegangan tinggi yang membantu penulis dalam pengambilan
data di laboratorium yaitu Rumondang.
10.Teman- teman seperjuangan dan satu kos dari Jl. Tarigan No. 2b (Mindo dll).
Penulis meyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik
dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis
harapkan.
Akhir kata semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Mei 2011 Penulis
ABSTRAK
Salah satu alat ukur untuk mengukur tegangan tinggi adalah elektroda bola-bola.
Alat ukur ini mudah didapat karena harganya murah. Tembus listrik pada sela elektroda
bola-bola yang disusun secara vertikal dipengaruhi oleh ketinggian elektroda bola-bola
di atas permukaan tanah. Dalam Tugas Akhir ini akan dilihat kesalahan pengukuran
sebagai fungsi jarak elektroda bola-bola di atas permukaan tanah. Informasi tentang
kesalahan ini dapat menjadi acuan dalam menentukan ketinggian elektroda bola-bola di
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...i
ABSTRAK...ii
DAFTAR ISI...iv
DAFTAR GAMBAR...vi
DAFTAR TABEL...vii
BAB I PENDAHULUAN...1
I.1Latar Belakang...1
I.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian...2
I.3 Batasan Masalah...2
I.4 Metodologi Penelitian...3
I.5 Sistematika Penulisan...4
BAB II PENGUKURAN TEGANGAN PUNCAK DENGAN MENGGUNAKAN PERCIKAN SELA...6
II.1 Pendahuluan...6
II.2 Sela elektroda bola-bola...7
II.3 Elektroda bola...9
II.4 Tegangan peluahan muatan...10
BAB III PENGARUH OBJEK SEKITAR TERHADAP HASIL UKUR
ELEKTRODA BOLA-BOLA...15
III.1 Pendahuluan...15
III.2 Medan listrik...16
III.3 Kerapatan fluks listrik...19
III.4 Distribusi medan listrik di antara elektroda bola-bola...22
III.5 Kuat medan listrik di antara elektroda bola-bola...23
III.6 Pengaruh objek sekitar terhadap tembus listrik elektroda bola-bola...25
III.7 Pengaruh tanah terhadap tegangan tembus elektroda bola-bola……...……28
BAB IV PENGARUH KETINGGIAN ALAT UKUR EBB DI ATAS PERMUKAANTANAH TERHADAP KESALAHANPENGUKURAN....30
IV.1 Pendahuluan...30
IV.2 Pengukuran kesalahan ukur...32
IV.3 Pengolahan data ...35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...42
V.1 Kesimpulan...42
V.2 Saran...42
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
2.1. Susunan elektroda bola-bola...6
3.1. Muatan titik Q1...14
3.2. Muatan titik Q1danQ2...14
3.3. Garis gaya...16
3.4. Garis medan di sekitar muatan titik………...16
3.5. Garis-garis medan di sekitar muatan-muatan berbeda polaritas………..16
3.6 Garis-garis medan di sekitar muatan-muatan sama polaritas………..….17
3.7 Fluks listrik di antara bola sepusat konsentris yang bermuatan...18
3.8 Distribusi medan listrik di antara elektroda bola-bola………..………...20
3.9 Garis fluks listrik di antar elektroda bola-bola……….………....21
3.10 Fluks listrik di antara bola-plat-bola……….…………....23
3.11 Fluks listrik yang menuju ke tanah……….………...25
3.12 Rapat fluks listrik dekat elektroda bola tegangan rendah………....25
4.1 Ketinggian alat ukur EBB di atas permukaan tanah...28
4.2 Rangkaian pengukuran kesalahan alat ukur EBB………...30
DAFTAR TABEL
2.1 Jarak ruang sekitar elektroda bola...7
2.2 Tegangan puncak lewat denyar ac, tegangan impuls negative ( 50% untuk
pengujian impuls), tegangan switching negative dan tegangan dc, dengan
satuelektrodaditanahkan………9
4.1 Kesalahan pengukuran menggunakan EBB berdiameter 5 cm pada ketinggian tertentu...32
4.2 Kesalahan pengukuran menggunakan EBB berdiameter 10 cm pada ketinggian tertentu...34
4.3 Hubungan jarak ketinggian EBB terhadap kesalahan pengukuran...36
ABSTRAK
Salah satu alat ukur untuk mengukur tegangan tinggi adalah elektroda bola-bola.
Alat ukur ini mudah didapat karena harganya murah. Tembus listrik pada sela elektroda
bola-bola yang disusun secara vertikal dipengaruhi oleh ketinggian elektroda bola-bola
di atas permukaan tanah. Dalam Tugas Akhir ini akan dilihat kesalahan pengukuran
sebagai fungsi jarak elektroda bola-bola di atas permukaan tanah. Informasi tentang
kesalahan ini dapat menjadi acuan dalam menentukan ketinggian elektroda bola-bola di
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Tegangan tinggi dapat diukur dengan menggunakan alat ukur elektroda bola-bola.
Alat ukur ini terdiri dari dua elektroda bola yang berdiameter sama dan terbuat dari
tembaga atau kuningan yang permukaannya halus. Elektroda bola-bola ini dapat
disusun secara vertikal atau horizontal. Kedua elektroda bola-bola disusun seporos.
Untuk susunan vertikal, salah satu elektroda bola-bola digantung dengan menggunakan
isolator. Elektroda bola yang digantung dihubungkan ke terminal tegangan tinggi yang
akan diukur dan elektroda ini disebut elektroda bola tegangan tinggi. Elektroda bola
yang lain disangga oleh konduktor yang terhubung ke tanah dan elektroda ini disebut
elektroda bola tegangan rendah.
Terjadinya tembus listrik pada sela elektroda bola-bola diawali dengan adanya
medan listrik di sela elektroda bola-bola yang kekuatannya melebihi kekuatan dielektrik
udara pada sela elektroda bola-bola. Medan listrik di antara elektroda bola-bola
dipengaruhi oleh benda-benda di sekitarnya. Salah satu objek yang mempengaruhi
medan listrik pada sela elektroda bola-bola adalah tanah. Oleh karena itu, ketinggian
elektroda bola-bola di atas permukaan tanah mempengaruhi distribusi medan listrik di
antara sela elektroda bola-bola. Dengan demikian ketinggian elektroda bola-bola di atas
I.2 Tujuan Dan Manfaat Penelitian
Adapun tujuan utama penelitian ini adalah mengamati pengaruh jarak ketinggian
alat ukur elektroda bola-bola di atas permukan tanah terhadap kesalahan pengukuran
tegangan tinggi.
Penelitian ini bermanfaat untuk menetapkan ketinggian alat ukur elektroda
bola-bola di atas permukaan tanah saat mengukur tegangan tinggi tertentu, yang
menghasilkan kesalahan pengukuran sesuai dengan ketelitian yang diinginkan.
I.3 Batasan Masalah
Diameter elektroda bola-bola standar untuk pengukuran tegangan tinggi adalah 2
cm sampai 200 cm. Elektroda bola-bola yang menjadi objek penelitian adalah elektroda
bola-bola yang tersedia di laboratorium Tegangan Tinggi USU, yaitu elektroda bola-bola
yang berdiameter 5 cm dan 10 cm.
Dilihat dari susunannya, alat ukur tegangan tinggi elektroda bola-bola dibagi dua
jenis yaitu susunan vertikal dan horizontal. Dalam hal ini yang akan diteliti adalah
elektroda bola-bola susunan vertikal.
Ada tiga jenis tegangan yang dapat diukur dengan elektroda bola-bola, yaitu
tegangan tinggi AC, DC dan impuls. Jenis tegangan yang akan diukur dalam penelitian
I.4 Metodologi Penelitian
Penelitian dilakukan di laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Departemen Teknik
Elektro Universitas Sumatera Utara. Di laboratorium tersebut diadakan dudukan
elektroda bola-bola dengan berbagai ketinggian. Sehingga jarak ketinggian elektroda
bola di atas permukaan tanah dapat divariasikan untuk jarak sela elektroda
bola-bola tertentu dan diukur tegangan tembus elektroda bola-bola-bola-bola pada ketinggian di atas
permukaan tanah tertentu. Dengan demikian diperoleh data tegangan tembus elektroda
bola-bola untuk berbagai ketinggian elektroda bola-bola di atas permukaan tanah.
Alat ukur trafo tegangan dipasang di terminal trafo uji. Sehingga alat ukur trafo
tegangan mengukur tegangan yang dibangkitkan trafo uji pada saat tembus listrik di
antara sela elektroda bola-bola. Alat ukur trafo tegangan dalam pembahasan selanjutnya
disebut alat ukur PT. Dengan demikian diperoleh data hasil pengukuran alat ukur PT.
Setelah itu, dihitung kesalahan hasil pengukuran alat ukur elektroda bola-bola terhadap
hasil pengukuran alat ukur PT. Kemudian, dihitung kesalahan pengukuran alat ukur
elektroda bola-bola terhadap kesalahan pengukuran alat ukur standar.
Selanjutnya dibuat kurva yang menampilkan hubungan antara ketinggian alat ukur
elektroda bola-bola terhadap kesalahan pengukuran alat ukur standar. Akhirnya, dibuat
I.5 Sistematika Penulisan
Tugas Akhir ini disusun berdasarkan sistematika pembahasan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisikan tentang latar belakang, tujuan dan manfaat penelitian,
metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II PENGUKURAN TEGANGAN PUNCAK DENGAN PERCIKAN SELA
Bab ini menjelaskan tentang percikan tegangan pada sela, pemanfaatan
sela elektroda bola-bola, elektroda bola, tegangan peluahan muatan dan
petunjuk penggunaan elektroda bola-bola.
BAB III PENGARUH OBJEK SEKITAR TERHADAP HASIL UKUR
ELEKTRODA BOLA-BOLA
Bab ini menjelaskan medan listrik, kerapatan fluks listrik, distribusi
medan listrik di antara elektroda bola-bola, kuat medan listrik di antara
elektroda bola-bola, pengaruh objek sekitar terhadap tembus listrik
elektroda bola-bola, pengaruh tanah terhadap tembus listrik di antara
elektroda bola-bola.
BAB IV PENGARUH KETINGGIAN ALAT UKUR ELEKTRODA
BOLA-BOLA DI ATAS PERMUKAAN TANAH TERHADAP KESALAHAN
Bab ini menjelaskan tentang cara menghitung kesalahan alat ukur,
ketinggian alat ukur elektroda bola-bola, pengukuran kesalahan ukur dan
menampilkan data yang telah diolah.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menyimpulkan hasil pengolahan data dan saran untuk rekan-rekan
BAB II
PENGUKURAN TEGANGAN PUNCAK
DENGAN PERCIKAN SELA
II.1 Pendahuluan
Percikan di sela elektroda bola-bola yang diisolasi oleh dielektrik udara dapat
digunakan untuk mengukur amplitudo (puncak) tegangan di atas 10 kV. Peralihan yang
cepat di sela elektroda bola-bola yang awalnya sebagai dielektrik ke keadaan konduksi
yang tinggi dapat menentukan level tegangan. Pemanfaatan sela elektroda bola-bola
untuk pengukuran tegangan tinggi hanya dapat digunakan jika mengikuti aturan-aturan
dan petunjuk yang telah ditetapkan. Sumber tegangan tinggi harus mampu menyalurkan
arus saat terjadi hubung singkat di antara sela meskipun arus dibatasi oleh resistor.
Pemanfaatan percikan pada sela untuk mengukur tegangan tinggi dapat dianggap akurat
karena telah dipertimbangkan dengan ukuran dasar yang diakui dalam keakuratan
terbatas. Pemanfaatan sela elektroda bola-bola untuk pengukuran tegangan tinggi sering
digunakan di laboratorium tegangan tinggi karena lebih murah dan mudah
menggunakannya. Alat ukur rangkaian elektronik mahal meskipun dapat digunakan
untuk pengukuran rutin. Tetapi, alat ukur ini sangat sensitif terhadap medan
II.2 Sela Elektroda Bola-Bola
Sela terdapat di antara dua elektroda bola-bola yang terpisah dengan jarak yang
dibatasi. Jarak sela di antara elektroda bola-bola menentukan pengukuran nilai puncak
tegangan DC, AC dan impuls. Sela elektroda bola-bola mampu merespon nilai puncak
tegangan dalam durasi (≥1−3μs). Dua standar pengaturan sela di antara elektroda bola-bola ditunjukkan pada Gambar 2.1dan 2.2.
Gambar 2.2 Susunan Elektroda Bola-Bola Horizontal [4]
Gambar 2.1 dan 2.2 menunjukkan jarak ruang di sekitar elektroda bola-bola.
Objek yang diijinkan ada di sekitar elektroda bola- bola adalah dinding, langit-langit
tertinggi, tangki transformator, generator impuls. Pada susunan vertikal elektroda bola
yang dihubungkan ke terminal tegangan tinggi disebut elektroda bola tegangan tinggi
sedangkan elektroda bola yang dihubungkan ke terminal tegangan rendah disebut
elektroda bola tegangan rendah. Elektroda bola tegangan tinggi digantung oleh elektroda
berbentuk silinder dan elektroda bola tegangan rendahnya disangga oleh elektroda yang
terhubung ke tanah.
Tabel 2.1. Jarak Ruang Sekitar Elektroda Bola
Tabel 2.1 menunjukkan jarak ruang di sekitar elektroda bola-bola, yaitu
ketinggian titik percik di atas tanah dan jarak bebas elektoda bola tegangan tinggi dari
objek luar.
Batasan jarak sela dibatasi oleh distribusi medan pada sela yang harus tetap
homogen sehingga tidak menimbulkan korona sebelum tembus listrik.
II.3 Elektroda Bola
Elektroda bola dibuat dan dirancang dengan hati-hati supaya permukaannya
halus dan lengkungannya merata. Bahannya terbuat dari tembaga, kuningan atau
aluminium. Standar diameter elektroda bola mulai dari 2, 5, 6, 6,25, 10, 12,5, 15, 20, 25,
50, 75, 100, 150, dan 200 cm. Diameter elektroda bola tidak lebih 2 persen dari nilai
nominalnya. Permukaan elektroda bola dijaga bersih dan kering, tidak boleh digosok dan
bintik akibat percikan yang berulang-ulang maka permukaannya harus dihaluskan.
Elektroda berbentuk silinder digantung oleh isolator. Diameter elektroda
berbentuk silinder tidak lebih dari 0,2D.
II.4 Tegangan Peluahan Muatan
Tegangan peluahan muatan standar telah ditetapkan berdasarkan hasil
pengukuran bersama tingkat internasional pada periode 1920 sampai 1955 sebagai nilai
standar pengukuran. Kalibrasi data ini dihubungkan ke referensi kondisi atmosfer
(temperature 20˚C, tekanan udara 101,3 kPa atau 760 mmHg). Jenis dan polaritas
tegangan yang digunakan juga diperhatikan.
Berdasarkan hasil pengukuran ditemukan bahwa untuk setiap diameter elektroda
bola, tegangan percik adalah fungsi tidak linier terhadap jarak sela. Hal ini dikarenakan
perubahan distribusi medan listrik yang tidak homogen terhadap tembus listrik. Setelah
semua kondisi di atas telah dipenuhi, maka diameter elektroda bola dan jarak sela
percikan tegangan puncak yang nilainya mendekati nilai nominal ditunjukkan dalam
Tabel 2.2
Tegangan puncak lewat denyar AC, tegangan impuls negative (50 % untuk pengujian impuls), tegangan switching negative dan tegangan dc, dengan satu elektroda ditanahkan
Jarak Sela (mm)
Tegangan puncak kV Diameter elektroda bola-bola (cm)
Kesalahan hasil pengukuran tegangan DC yang jarak selanya lebih kecil dari 0,4D
diperkirakan ± 5 persen.
Kesalahan hasil pengukuran tegangan AC dan impuls untuk jarak sela di atas
0,5D diperkirakan ± 3 persen. Tabel 2.2 tidak valid untuk mengukur tegangan impuls di
bawah 10 kV dan jarak sela lebih kecil dari 0,05D. Untuk jarak sela lebih besar dari
0,5D dipandang cukup akurat.
II.5 Petunjuk Penggunaan Sela Elektroda Bola-Bola
Sebuah tahanan peredam dipasang di antara terminal trafo uji dan elektroda
berbentuk silinder dengan jarak minimal dua kali lebih panjang dari diameter elektroda
Lanjutan Tabel 2.2
Jarak Sela (mm)
Tegangan puncak (kV) Diameter elektroda bola-bola (cm)
6.25 12.5 25 50 75 100 150 200
900 1320 1580 1720
1000 1360 1660 1840
1100 1730 1940
1200 1800 2020
1300 1870 2100
1400 1920 2180
1500 1960 2250
1600 2320
1700 2370
1800 2410
1900 2460
bola. Tahan peredam ini berfungsi untuk membatasi arus tembus listrik dan meredamkan
osilasi yang tidak diinginkan ketika terjadi tembus listrik pada sela karena dapat
menimbulkan kelebihan bintik pada permukaan elektroda (dalam kasus tegangan
impuls). Besar tahanan peredam ini di antara 0,1 sampai 1 MΩ untuk tegangan AC
frekuensi daya dan tegangan DC. Untuk tegangan frekuensi yang lebih tinggi yaitu
tegangan impuls, drop tegangan akan meningkat pada tahanan peredam. Oleh karena itu,
nilai tahanan peredam tidak lebih dari 500 Ω ( induktansi lebih kecil dari 30 μH).
Umumnya, rapat udara selama pengukuran tidak tetap setiap saat sehingga
tegangan tinggi pada sela yang terukur dinyatakan sebagai berikut:
Vt =δ Vs (2.1)
Di mana Vs adalah nilai dalam tabel standar dan kdadalah faktor koreksi rapat
udara. Faktor koreksi δdinyatakan dalam Tabel 2.3, merupakan fungsi tidak linier.
Tabel 2.3. Faktor Koreksi Rapat Udara
Rapat udara Relatif
Faktor Koreksi
δ
0.7 0.72
0.75 0.77
0.8 0.82
0.85 0.86
0.9 0.91
0.95 0.95
1 1
1.05 1.05
1.1 1.09
Jika rapat udara relatif diketahui maka faktor koreksi dapat diperoleh dengan
menggunakan Tabel 2.3. faktor koreksi δ dapat dihitung dengan menggunakan
Persamaan 2.2.
Dalam perhitungan faktor koreksi pengaruh kelembaban diabaikan seperti
BAB III
PENGARUH OBJEK SEKITAR TERHADAP
HASIL UKUR ELEKTRODA BOLA-BOLA
III.1 Pendahuluan
Saat pengukuran tegangan dengan elektroda bola-bola, pada saat jarak sela
tertentu (s) terjadi tembus listrik pada elektroda bola-bola, maka tegangan yang diukur
elektroda bola-bola sama dengan tegangan tembus elektroda bola-bola pada saat jarak
selanya sama dengan (s). Oleh karena itu, hasil ukur elektroda bola-bola ditetapkan
setelah terjadi tembus listrik di antara elektroda bola-bola. Peristiwa tembus listrik
terjadi ketika kuat medan listrik di sela elektroda bola-bola lebih besar dari pada
kekuatan dielektrik udara. Kuat medan listrik dipengaruhi oleh distribusi medan listrik di
antara elektroda bola-bola. Distribusi medan listrik tersebut dipengaruhi oleh dimensi
dan objek sekitar elektroda bola-bola. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa objek di
sekitar elektroda bola-bola berpengaruh terhadap hasil pengukuran.
Berikut ini akan dijelaskan tentang medan listrik, kerapatan fluks listrik,
distribusi medan listrik, kuat medan listrik di antara elektroda bola-bola, pengaruh objek
sekitar terhadap tembus listrik elektroda bola-bola dan pengaruh tanah terhadap tegangan
III.2 Medan Listrik
Jika di dalam suatu ruangan terdapat muatan titik Q1 seperti ditunjukkan pada
Gambar 3.1, maka di sekitar muatan tersebut ada medan listrik.
Q1
Medan listrik Medan listrik
A
Gambar 3.1. Muatan Titik Q1
Jika Q2 ditempatkan di sembarang tempat di sekitar Q1 seperti ditunjukkan pada Gambar
3.2 maka Q2 akan mengalami gaya.
Q1 Q2
B
F r
A
Gambar 3.2. Muatan Titik Q1 DanQ2
Besarnya gaya tersebut adalah berbanding lurus dengan perkalian antara muatan Q1 dan
Q2 dan berbanding terbalik dengan jarak kwadrat kedua muatan seperti dinyatakan pada
Persamaan 3.1.
2
0 2 1 4
Q Q
r F
r
ε πε
di mana:
Jika kedua muatan berpolaritas sama, maka gaya yang terjadi pada kedua muatan adalah
tolak menolak. Jika kedua muatan berlawanan polaritas maka gaya yang terjadi adalah
tarik menarik.
Telah disebutkan bahwa Q2 mengalami gaya pada setiap titik di sekitar muatan
Q1. Oleh karena itu, Q2 dinyatakan berada dalam suatu medan listrik yang diakibatkan
Q1. Jika Q2 berada pada titik B dan di titik itu Q2 mengalami gaya, maka pada titik B itu
dinyatakan ada kuat medan listrik (E) yang besarnya :
E
Di setiap titik di sekitar Q1 ada kuat medan listrik, sehingga di ruangan di sekitar Q1
dengan garis medan, garis gaya atau garis fluks. Arah kuat medan pada setiap titik pada
garis medan adalah sama dengan arah garis singgung pada titik tersebut seperti
ditunjukkan pada Gambar 3.3.
EL1
EL2
EL3 EL4 E
L5
EL6
EL7
EL8
EL9
EL10
EL11
Garis Gaya
Gambar 3.3. Garis Gaya
Garis medan yang ditimbulkan muatan titik ditunjukkan seperti pada Gambar 3.4.
(a). Di sekitar muatan positif (b). Di sekitar muatan negatif
Gambar 3.4. Garis Medan Di Sekitar Muatan Titik
Jika dua muatan titik berbeda polaritas dan terletak berdampingan maka garis medan
r
Gambar 3.5. Garis-garis Medan Di Sekitar Muatan-Muatan Berbeda Polaritas
Jika dua muatan titik sama polaritas terletak berdampingan maka garis medan adalah
seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6.
+ +
r
Gambar 3.6. Garis-garis Medan Di Sekitar Muatan-Muatan Sama Polaritas
III. 3 Kerapatan Fluks Listrik
Banyaknya garis medan yang menembus tegak lurus suatu permukaan disebut
fluks listrik (ψ ). Fluks sama dengan banyaknya muatan yang dilingkupi permukaan
yaitu:
ψ = Q (C) (3.3)
Apabila suatu batang kaca bermuatan listrik didekatkan kepada sebuah bola
Sehingga terdapat muatan listrik di bola logam yang sama besarnya dengan muatan di
batang kaca. Setelah muatan keduanya sama maka mereka tolak menolak. Kejadian
tersebut disebut induksi muatan.
Kejadian ini dapat terjadi pada dua bola logam berjari-jari a dan b. Di mana, bola
logam yang berjari-jari b lebih besar dari pada bola logam berjari-jari a. Bola logam
berjari-jari b disusun oleh dua belahan bola logam yang dapat digabungkan dengan erat.
Kedua bola logam dipasang konsentris. Bola logam berjari-jari a disebut bola dalam dan
bola logam berjari b disebut bola luar. Antara bola dalam dan luar diisi dengan bahan
dielektrik. Dengan membuka bagian bola luar dan menghilangkan muatannya dengan
menghubungkannya ke bumi, bola dalam diisi dengan muatan listrik yang besarnya
diketahui. Kemudian bagian bola luar dipasang dengan erat. Jika bagian bola luar dibuka
lagi dan diperiksa besar muatannya maka didapati muatan total pada bola luar sama
besarnya dengan muatan semula yang ditempatkan pada bola dalam.
Fluks listik yang ditimbulkan oleh muatan Q tersebar serbasama pada permukaan
bola dalam seluas 2
4 a
π
m2. Kerapatan fluks pada permukaan ini adalah 24 a
π
ψ
.Kerapatan ini dinyatakan dengan huruf D
Fluks-fluks listrik yang terdistribusi tersebut menembus permukaan bola seperti
Sehingga besar kerapatan fluks di permukaan bola dalam dengan r = a sama dengan:
dan besar kerapatan fluks di permukaan bola luar dengan r = b sama dengan:
Db = 2 4
Q
b
π (3.5)
Jadi, besar rapat fluks adalah:
D = 2
4 Q
r
π (3.6)
Jumlah muatan di dalam permukaan bola yang ditembus oleh fluks listrik adalah sama
dengan jumlah fluks total yang keluar dari permukaan tertutup tersebut sebagaimana
dinyatakan pada Persamaan 3.7.
Menurut Persamaan 3.2, kuat medan listrik yang ditimbulkan Q pada suatu titik sejauh r dari Q adalah:
E 2
0 4
Q
r
πε
= (3.8)
atau
Q 2
4πεor
= E (3.9)
Supsitusi Persamaan 3.9 ke Persamaan 3.6 maka diperoleh:
D=ε0εrE (3.10)
Dari Persamaan 3.10 disimpulkan bahwa rapat fluks D berbanding lurus dengan kuat medan listrik E.
III.4 Distribusi Medan Listrik Di Antara Elektroda Bola-Bola
Garis medan pada susunan elektroda bola-bola yang digunakan untuk
menyalurkan tegangan tinggi adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8. Arah medan
listrik tegak lurus terhadap permukaan elektroda bola-bola. Fluks yang terdistribusi
v
+++++
_____
A
(a). Fluks Listrik Di Antara Elektroda Bola-Bola (b). Rapat Fluks Listrik Di Antara Elektroda Bola-Bola
Gambar 3.8. Distribusi Medan Listrik Di Antara Elektroda Bola-Bola
Jika dibayangkan suatu permukaan yang luasnya A berada di antara elektroda
bola-bola, maka rapat fluks listrik yang menembus permukaan A sama dengan jumlah
fluks yang menembus permukaan tersebut dibagi luas permukaan itu juga. Misalkan
jumlah fluksnya yang menembus permukaan A adalah 5, maka rapat fluks yang tegak
lurus terhadap permukaan A adalah:
D =
A
5
Berdasarkan Persamaan 3.10, rapat fluks sebanding dengan kuat medan listrik.
Oleh karena itu, rapat fluks listrik mempengaruhi kuat medan listrik pada titik-titik di
III.5 Kuat Medan Listrik Di Antara Elektroda Bola-Bola
Kuat medan listrik di antara elektroda bola-bola dapat dihitung dengan
menggunakan metode grafik dua dimensi. Metode ini dilakukan dengan menggambar
peta medan listriknya. Prosedur menggambarnya sebagai berikut:
1. Perbatasan konduktor merupakan permukaan sepotensial.
2. Kuat medan listrik dan kerapatan fluks keduanya tegak lurus pada
permukaan sepotensial.
3. E dan D tegak lurus pada perbatasan konduktor dan tidak mempunyai
komponen tangensial.
4. Garis fluks listrik mulai dan berakhir pada muatan. Garis tersebut mulai
dan berakhir hanya pada perbatasan konduktor.
Gambar garis fluks di antara elektroda bola-bola ditunjukkan pada Gambar 3.9.
PERMUKAAN SEPOTENSIAL
PERBATASAN KONDUKTOR PERBATASAN KONDUKTOR
GARIS FLUKS ΔLt
ΔLn B
A’
A A1
B’
Misalkan besar fluks dalam tabung A sampai B adalah Δψ dan ΔLt menyatakan
panjang garis yang menghubungkan A dan B, maka besar E di permukaan elektroda
sepanjang garis tersebut sama dengan:
E
t L ∆ ∆
=ε ψ (3.11)
Jarak antara A ke A1 adalah ΔLn dan misalkan pertambahan potensial antara kedua
permukaan tersebut ∆V,
E
n L
V ∆∆
= (3.12)
Maka dalam membuat sketsa, harus dipenuhi syarat-syarat berikut ini: Mediumnya
serba sama (
ε
tetap); jumlah fluks pertabung tetap (∆ψ ) dan pertambahan teganganantara bidang sepotensialnya tetap (∆V). Supaya memenuhi ketiga syarat tersebut maka:
=
∆∆ n t L L
konstan
V
∆ ∆
=εψ (3.13)
Persoalan dua dimensi yang potensialnya tidak berubah terhadap koordinat z dan
membagi bagian penampangnya di mana potensialnya ingin diketahui menjadi bujur
Gambar 3.10. Bagian suatu daerah medan potensial dua dimensi yang dibagi-bagi menjadi beberapa bujursangkar besisi h.
Jika daerahnya bermuatan bebas dan berisi dielektrk serbasama, maka ∇.D=0 dan ∇.E=0 sehingga untuk dua dimensi didapatkan:
Harga aproksimasi untuk turunan parsial ini dapat diperoleh dari potensial yang
2
Dengan mengkombinasikannya didapatkan:
0
III.6 Pengaruh Objek Sekitar Terhadap Tembus Listrik Elektroda Bola-Bola
Objek terdekat di sekitar elektroda bola-bola mempengaruhi distribusi medan
listrik di antara elektroda bola-bola. Akibatnya distribusi medan listrik tidak homogen.
Dengan metode grafik dua dimensi, perbedaan distribusi fluks tanpa dan jika sebuah
lempengan elektroda (plat) diletakkan di samping elektroda bola-bola ditunjukkan pada
(a). Fluks Listrik Menuju Garis Simetris (b). Sebagian Fluks Listrik Menuju Lempengan Elektroda
Gambar 3.11. Fluks Listrik Di Antara Bola-Plat-Bola
Pada Gambar 3.11 (a), jumlah fluks pada tabung A2-C yang panjangnya ΔL1adalah Δѱ1.
Pada Gambar 3.11 (b), jumlah fluks pada tabung B2-C yang panjangnya ΔL2 adalah Δѱ2.
Maka kuat medan di titik x pada Gambar 3.11 (a) adalah
Karena ΔL2 > ΔL1 tetapi jumlah fluks Δѱ2 = Δѱ1 maka kuat medan di titik x pada
Gambar 3.11 (b) lebih besar dari kuat medan pada Gambar 3.11 (b).
Peta medan untuk menghitung potensial di titik p seperti ditunjukkan pada Gambar 3.12.
Kuat medan listrik di titik p pada Gambar 3.11 (a) sama dengan:
E
∆ pada sketsa adalah 26 mm. Jika, elektroda bola tegangan tinggi berdiameter 1
cm, sela 0.5 cm dan diberi tegangan 31,7 kV maka besar potensial dari titik A sampai ke
titik A1 sama dengan besar potensial di titik p pada Gambar 3.12 yaitu:
cm
Kuat medan listrik di titik p pada Gambar 3.11 (b) sama dengan:
E=
∆ pada sketsa adalah adalah 31 mm. Besar potensial dari titik B sampai ke titik B1
sama dengan:
Kuat medan listrik di titik p pada Gambar 3.11 (a) dan (b) di atas adalah berbeda. Jika
Eudara 30 kV/cm, maka udara di antara elektroda bola-bola pada Gambar 3.11 (a) tembus
listrik. Tetapi pada Gambar 3.11 (b) tidak tembus listrik karena Eb < Eudara. Oleh karena
itu, supaya susunan elektoda bola-bola pada Gambar 3.11 (b) tembus listrik maka
tegangan harus dinaikkan lebih besar dari 31,7 kV.
Jadi, kuat medan listrik di antara elektroda bola-bola ditentukan oleh distribusi
medan listrik. Distribusi medan listrik dipengaruhi oleh dimensi elektoda bola-bola dan
III.7 Pengaruh Tanah Terhadap Tegangan Tembus Elektroda Bola-Bola
Salah satu objek yang mempengaruhi distribusi medan listrik di antara elektroda
bola-bola adalah tanah. Tanah adalah elektroda bertegangan rendah. Pada tanah terdapat
muatan-muatan negatif. Muatan-muatan negatif tersebut mempengaruhi medan listrik
yang terdistribusi dari elektroda bola tegangan tinggi menuju ke tanah. Distribusi medan
listrik yang menuju ke tanah dapat dilihat pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Fluks Listrik Yang Menuju Ke Tanah
Jarak antara elektroda bola tegangan tinggi dengan tanah mempengaruhi
distribusi medan listrik yang menuju tanah. Keadaan ini berpengaruh terhadap rapat
fluks di dekat permukaan elektroda bola tegangan rendah seperti ditunjukkan pada
Gambar 3.14.
1
ψ
A
hr
A
ht
V
2
ψ
Pada Gambar 3.14 (a), elektroda bola tegangan tinggi digantung pada ketinggian
hr di atas permukaan tanah. Sedangkan pada Gambar 3.14 (b) elektroda bola tegangan
tinggi digantung pada ketinggian ht di atas permukaan tanah. Ketinggian ht lebih besar
dari pada hr. Misalkan suatu permukaan A ditempatkan di antara kedua elektroda
bola-bola. Rapat fluks pada permukaan tersebut adalah:
Kasus 1:
A
1
D1=ψ
Kasus 2:
A
2 2
D =
ψ
Fluks listrik yang menembus permukaan A pada kasus 1 lebih banyak daripada yang
menembus permukaan A pada kasus 2, maka:
D1 > D2
Karena E ≈ D, maka kuat medan listrik pada titik-titik di permukaan A kasus 1 lebih
besar dari kuat medan listrik pada titik-titik di permukaan A kasus 2, oleh karena itu
tegangan tembus elektroda bola-bola pada kasus 1 lebih rendah dari tegangan tembus
BAB IV
PENGARUH KETINGGIAN ALAT UKUR ELEKTRODA
BOLA-BOLA DI ATAS PERMUKAAN TANAH TERHADAP
KESALAHAN PENGUKURAN
IV.1 Pendahuluan
Kesalahan pengukuran sama dengan selisih antara hasil pengukuran dengan nilai
acuan atau yang dianggap benar, atau:
% 100 H
H H g
a a u
x
−
= (4.1)
di mana:
g = kesalahan.
Hu = nilai hasil ukur alat ukur.
Ha = nilai dengan alat ukur standar.
Nilai yang dianggap benar pada pengukuran kesalahan alat ukur elektroda bola
bola adalah nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur standar. Karena alat ukur standar
harganya mahal, maka digunakan alat ukur yang kesalahannya lebih rendah dari
kesalahan alat ukur elektroda bola-bola yang tersedia di laboratorium tegangan tinggi.
Alat ukur tersebut adalah trafo tegangan (PT). Kesalahan trafo tegangan terhadap alat
Tegangan tinggi keluaran suatu trafo uji diukur alat ukur elektroda bola-bola.
Jika elektroda bola-bola tembus listrik, maka tegangan pada keluaran trafo uji dapat
diperkirakan. Telah dibahas pada Bab III bahwa tegangan tembus di antara elektroda
bola-bola dipengaruhi oleh objek sekitar elektroda bola-bola tersebut. Pada Gambar 4.1
ditunjukkan alat ukur elektroda bola-bola yang berbeda posisinya.
h1
Alat ukur EBB
(a). Alat Ukur EBB Pada Ketinggian h1
(Kasus 1)
(b). Alat Ukur EBB Pada Ketinggian h2
(Kasus 2)
Gambar 4.1. Ketinggian Alat Ukur Elektroda Bola-Bola Di Atas Permukaan Tanah
Ketinggian alat ukur elektroda bola-bola di atas permukaan tanah diukur vertikal
dari titik tengah sela elektroda bola-bola sampai permukaan tanah. Pada Gambar 4.1 (a),
titik tengah sela elektroda bola-bola adalah x1 dan ketinggian alat ukur elektroda
bola-bola di atas permukaan tanah adalah h1. Sedangkan pada Gambar 4.1 (b) titik tengah sela
elektroda bola-bola adalah x2 dan ketinggian alat ukur elektroda bola-bola di atas
permukaan tanah adalah h2.Ketinggian h2 lebih besar dari pada h1. Jika hasil ukur pada
kasus 1 sama dengan Hu1 dan pada kasus 2 sama dengan Hu2, maka galat pada
Kasus 1:
Hu1= nilai hasil ukur tegangan tembus menurut alat ukur elektroda bola-bola
pada ketinggian h1.
Hu2= nilai hasil ukur tegangan tembus menurut alat ukur elektroda bola-bola
pada ketinggian h2.
Ha = nilai penunjukkan pada alat ukur PT
Dengan demikian dapat diperoleh besar galat sebagai fungsi dari ketinggian alat ukur
elektroda bola-bola, atau:
g = f ( h)
IV.2 Kesalahan terhadap standar
Perhitungan kesalahan di atas, adalah kesalahan terhadap alat ukur PT. PT
sendiri mempunyai kesalahan terhadap alat ukur standar. Kesalahan terhadap standar
Misalkan, nilai hasil ukur alar ukur elektroda bola-bola sama dengan a, nilai hasil ukur
alat ukur PT sama dengan y dan nilai hasil ukur alat ukur standar sama dengan z maka
kesalahan alat ukur elektroda bola-bola terhadap alat ukur PT adalah
100
Kesalahan alat ukur PT terhadap alat ukur standar adalah
100
Kesalahan alat ukur elektroda bola-bola terhadap alat ukur standar adalah
100
Subsitusi Persamaan (4.3) ke Persamaan (4.2):
Subsitusi Persamaan (4.5) ke Persamaan (4.4):
Maka Persamaan untuk menghitung kesalahan alat ukur elektroda bola-bola terhadap
alat ukur standar adalah seperti pada Pesamaan 4.2.
%
IV.3 Pengukuran Kesalahan Ukur
Pengukuran kesalahan alat ukur elektroda bola-bola dilakukan di laboratorium
tegangan tinggi dengan menggunakan peralatan sebagai berikut:
1. Elektroda bola standar yang berukuran: berdiameter 5 cm dan10 cm
masing-masing ukuran 2 unit
2. Trafo uji 220 V/100 kV , 5 KVA, 50 Hz 1 unit
4. Tahanan peredam 300 KΩ 1 unit
5. Thermometer dan barrometer 1 unit
6. Dudukan untuk alat ukur elektroda bola-bola 50 x 50 cm2 dengan jumlah sebagai berikut:
1 unit dengan ketinggian 10 cm
2 unit dengan ketinggian 20 cm
7. Tabel standar 1 unit
8. Potensial transformator 1 unit
Rangkaian pengukurannya adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 4.2.
S2
Gambar 4.2. Rangkaian Pengukuran Kesalahan Alat Ukur Elektroda Bola-Bola
Prosedur pengukuran adalah sebagai berikut:
1. Alat ukur elektroda bola-bola disusun vertikal di atas lantai. Jarak sela elektroda
bola-bola yang berdiameter 10 cm dibuat 1 cm. Jarak ketinggian alat ukur
2. Suhu dan tekanan udara diukur.
3. Posisi lengan autotrafo diatur hingga posisi nol kemudian saklar utama (S1)
ditutup.
4. Kemudian saklar sekunder (S2) ditutup.
5. Input tegangan TU dinaikkan secara bertahap sampai terjadi percikan pada sela
elektroda bola-bola. Terjadinya percikan pertanda bahwa tegangan Vt yang
dibangkitkan sudah mencapai V Standar x faktor koreksi (δ ).
6. Saklar utama (S1) dan saklar sekunder (S2) dibuka. Prosedur di atas diulang
sembilan kali sehingga diperoleh sepuluh harga VPT.
7. Setelah prosedur di atas selesai, dilakukan lagi pengukuran dengan menempatkan
alat ukur elektroda bola-bola di atas dudukan yang tingginya 5 cm, 10 cm, 15 cm,
20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45 cm, 50 cm.
8. Pengukuran diulangi untuk ukuran elektroda bola-bola berdiameter 5 cm.
Hasil pengukuran alat ukur PT ditunjukkan pada Lampiran A.
IV.4 Pengolahan Data
Jarak sela pada saat pengujian adalah 1 cm. Menurut Tabel elektroda bola-bola
tembus listrik pada keadaan udara standar adalah, VS = 31.7 kV. Faktor koreksi (δ ) saat
penelitian, yaitu:
T p
+ =
273 386 , 0
Kemudian dihitung tegangan yang diukur (Vt), yaitu:
Vt =δVs Di mana:
Ha = Vs= nilai tegangan standar.
Hu = Vt= nilai tegangan terukur.
Hasilnya pengolahan data diberikan pada Tabel 4.1.
Setelah itu, dihitung kesalahan alat ukur elektroda bola-bola terhadap alat ukur PT
sebagai acuan yaitu:
Dihitung rata-rata kesalahan pada setiap ketinggian. Hasil perhitungan dinyatakan pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.2.
Tabel 4.1
Kesalahan Pengukuran Menggunakan Elektroda Bola-Bola Berdiameter 5 cm Dan Sela 1 cm Pada Ketinggian Tertentu Terhadap Alat Ukur PT
h = 10.5 cm h = 35.5cm
No δ V EB (kV) VPT (kV) gEB-PT(%) No δ V EB (kV) VPT (kV) gEB-PT(%)
1 0.9738 31.162 25.48 18.233 1 0.9809 31.39 27.82 11.373 2 0.9745 31.184 25.87 17.041 2 0.9805 31.38 27.56 12.1734 3 0.9745 31.184 25.48 18.291 3 0.9809 31.39 27.69 11.7872 4 0.9745 31.184 26.13 16.207 4 0.9809 31.39 27.95 10.9589 5 0.9745 31.184 25.22 19.125 5 0.9809 31.39 27.95 10.9589 6 0.9748 31.194 24.18 22.484 6 0.9807 31.38 28.21 10.102
% 100 V
V V g
PT PT t
7 0.9749 31.197 26.65 14.575 7 0.9806 31.38 28.34 9.6877 8 0.9749 31.197 26.52 14.991 8 0.9806 31.38 28.08 10.5163 9 0.9749 31.197 26.65 14.575 9 0.9803 31.37 28.21 10.0733 10 0.9749 31.197 26.65 14.575 10 0.9803 31.37 28.08 10.4877
Rata-rata
h = 25.5 cm
hhhhhhhhhhh= h= 50.5 cm
No δ V EB (kV) VPT (kV) gEB-PT(%) No δ V EB (kV) VPT (kV) gEB-PT(%)
1 0.9763 31.24 27.17 13.028 1 0.9789 31.32 28.99 7.43934 2 0.9766 31.25 26.91 13.888 2 0.9787 31.32 29.77 4.94891 3 0.9763 31.24 27.04 13.444 3 0.9785 31.31 29.64 5.33376 4 0.9763 31.24 27.43 12.196 4 0.9783 31.31 30.29 3.25775 5 0.9763 31.24 27.04 13.444 5 0.9782 31.3 30.29 3.22684 6 0.9763 31.24 27.3 12.612 6 0.9782 31.3 30.16 3.64217 7 0.9763 31.24 27.43 12.196 7 0.9782 31.3 29.77 4.88818 8 0.9763 31.24 27.56 11.78 8 0.9782 31.3 30.42 2.8115 9 0.9763 31.24 27.3 12.612 9 0.9782 31.3 29.51 5.71885 10 0.9763 31.24 27.43 12.196 10 0.9782 31.3 30.68 1.98083 Rata-rata 12.74 Rata-rata 4.32481 h = 30.5 cm h= 55.5 cm
No δ V EB (kV) VPT (kV) gEB-PT(%) No δ V EB (kV) VPT (kV) gEB-PT(%)
Tabel 4.2
Kesalahan Pengukuran Menggunakan Elektroda Bola-Bola Berdiameter 10 cm Dan Sela 1 cm Pada Ketinggian Tertentu Terhadap Alat Ukur PT
Hubungan jarak ketinggian alat ukur elektroda bola-bola di atas permukaan tanah
dengan kesalahan pengukuran dibuat dalam Tabel 4.3.
No δ V EB (kV) VPT (kV) gEB-PT(%) No δ V EB (kV) VPT (kV) gEB-PT(%)
1 0.971 31.07 27.95 10.0418 1 0.96615 30.63 31.72 3.5586 2 0.9707 31.06 27.82 10.4314 2 0.96615 30.63 31.85 3.98302 3 0.9707 31.06 28.21 9.17579 3 0.96583 30.62 31.85 4.01698 4 0.9707 31.06 28.34 8.75724 4 0.96583 30.62 31.72 3.59242 5 0.9707 31.06 28.86 7.08307 5 0.9657 30.61 31.72 3.62627 6 0.9706 31.06 28.86 7.08307 6 0.96538 30.6 31.72 3.66013 7 0.9706 31.06 28.47 8.3387 7 0.96526 30.6 31.85 4.08497 8 0.9706 31.06 28.6 7.92015 8 0.96526 30.6 31.98 4.5098 9 0.9706 31.06 28.99 6.66452 9 0.96526 30.6 31.72 3.66013 10 0.9706 31.06 28.99 6.66452 10 0.96526 30.6 31.72 3.66013
Rata-rata 8.21603
Rata-rata 3.83525
Lanjutan Tabel 4.2
Tabel 4.3
Hubungan jarak ketinggian elektroda bola-bola terhadap kesalahan pengukuran
D = 5 cm S = 1 cm D=10 cm S = 1 cm
Kesalahan alat ukur elektroda bola-bola terhadap alat ukur standar dapat dihitung dengan
menggunakan rumus:
Rumus ini diperoleh dari Persamaan 4.6.
Di mana:
g EB-S = nilai kesalahan alat ukur elektroda bola-bola terhadap alat ukur standar.
g EB-PT = nilai kesalahan alat ukur elektroda bola-bola terhadap alat ukur PT.
gPT-S = nilai kesalahan alat ukur PT terhadap alat ukur standar.
Hasil perhitungan ditunjukkan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4
Kesalahan alat ukur elektroda bola-bola terhadap alat ukur standar
D= 5 cm D= 10 cm
h (cm) g EB-PT(%) g PT-S(%) g EB-S (%) h (cm) g EB-PT(%) g PT-S(%) g EB-S (%)
10.5 17.0096 0.5 17.4246 12.3 16.4017 0.5 16.81967 15.5 12.7739 0.5 13.21 17.3 12.9987 0.5 13.43372 20.5 11.6565 0.5 12.0983 22.3 11.5042 0.5 11.94669 25.5 12.7396 0.5 13.1759 27.3 11.4388 0.5 11.88159 30.5 12.3811 0.5 12.8192 32.3 8.38842 0.5 8.84648 35.5 10.8118 0.5 11.2578 37.3 9.1129 0.5 9.56734 40.5 10.206 0.5 10.655 42.3 4.95582 0.5 5.431037 45.5 7.1071 0.5 7.57156 47.3 3.03777 0.5 3.52258 50.5 4.32481 0.5 4.80319 52.3 0.47521 0.5 0.972837 55.5 7.03557 0.5 7.50039 57.3 -3.8352 0.5 3.31607
Berdasarkan data pada Tabel 4.4 dibuat kurva yang menyatakan hubungan h (cm)
dengan g (%). Kurva tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.3.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
1. Pengaruh ketinggian alat ukur elektroda bola-bola di atas permukaan tanah
terhadap kesalahan pengukuran alat ukur elektroda bola-bola tidak linier.
2. Jika kesalahan ukur diijinkan maksimum ± 3%, maka jarak ketinggian
minimal alat ukur elektroda bola-bola susunan vertikal di atas permukaan
tanah untuk mengukur tegangan tinggi di laboratorium tegangan tinggi
Departemen Teknik Elektro USU adalah:
• Untuk elektroda bola-bola berdiameter 5 cm sama dengan 70.5 cm dengan
perkiraan kesalahan 2.9655%.
• Untuk elektroda bola-bola berdiameter 10 cm sama dengan 58.5 cm
dengan perkiraan kesalahan 2.8328%.
V. 2 Saran
Disarankan untuk melakukan pengukuran kesalahan alat ukur elektroda
bola-bola pada ketinggian lebih besar dari 70.5 cm untuk elektroda bola-bola-bola-bola berdiameter 5
DAFTAR PUSTAKA
1. Tobing Bonggas L., “ Pengujian Tegangan Tinggi ” Penerbit PT Gramedia Pustaka,
Jakarta 2002
2. William H. Hyat. Jr.,”Elektromagnetika teknologi” Penerbit Erlangga, Jakarta 1993
3. Naidu, M. S., “ High Voltage Engineering ” Tata Mc Graw Hill Publishing, 1983
4. Kuffel, E.& W.S. Zaengl., “ High-Voltage Engineering” Pergamon Press, Oxford
1984
5. Arismunandar, A.,“ Teknik Tegangan Tinggi “ Pradnya Paramita, Jakarta 1984
6. B. Marungsri, W. Onchantuek and A. Oonsivilai.,” Electric field and potential
distributions along surface of silicone rubber polymer insulators using finite element
method”.(Report), World Academy of Science, Engineering & Technology
(WASET), 2009
7. K. Iwansson, G. Sinapius and W. Hoornaert.,“ Measuring Current Voltage And
Power “ Amsterdam, 1999A\\ghkhjkhjaaaAmEl999
ELSEVIER
8. Rakosh Das Begamudre., “ Extra high voltage ” New Age International (P) Ltd.
Publishers, 2006
9. A. Hadad and D.F. Warne.,” Advances In High Voltage Engineering ” Published by
the institution of high technogy united kingdom, 2004
10. ABB.,”Instrument Transformers Application Guide “ Edited by ABB AB high
LAMPIRAN
Tabel 1.
Tegangan Tembus Pada Berbagai Ketinggian Alat Ukkur EBB
D= 5 cm S= 1 cm
h = 10.5 cm h = 35.5 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 26.5 755.6 19.6 1 25.1 757.5 21.4 2 26.3 755.6 19.9 2 25.2 757.5 21.2 3 26.3 755.6 19.6 3 25.4 758.3 21.3 4 26.3 755.6 20.1 4 25.4 758.3 21.5 5 26.3 755.6 19.4 5 25.4 758.3 21.5 6 26.2 755.6 18.6 6 25.5 758.4 21.7 7 26.2 755.7 20.5 7 25.5 758.3 21.8 8 26.2 755.7 20.4 8 25.5 758.3 21.6 9 26.2 755.7 20.5 9 25.6 758.3 21.7 10 26.2 755.7 20.5 10 25.6 758.3 21.6
h = 15.5 cm h = 40.5 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 25.8 756.2 19.8 1 25.8 758.5 21.4 2 25.8 756.2 20.3 2 25.8 758.4 21.5 3 25.7 756.2 21.1 3 25.8 758.4 21.6 4 25.7 756.2 21.2 4 25.8 758.4 21.8 5 25.7 756.2 21.2 5 25.9 758.4 21.6 6 25.7 756.2 21.4 6 25.9 758.4 21.7 7 25.7 756.2 21.1 7 25.9 758.4 21.7 8 25.7 756.2 21.1 8 25.9 758.4 21.8 9 25.7 756.3 21.3 9 25.9 758.4 21.7 10 25.7 756.3 21.3 10 26 758.5 21.7
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 25.1 757.2 21.1 1 26.1 758.5 22.3 2 25.2 757.3 21.2 2 26.2 758.6 21.9 3 25.2 757.3 21.3 3 26.2 758.5 22.3 4 25.2 757.4 21.4 4 26.3 758.6 22.3 5 25.2 757.4 21.4 5 26.3 758.5 22.3 6 25.1 757.4 21.5 6 26.3 758.5 22.2 7 25.1 757.4 21.5 7 26.3 758.5 22.5 8 25.2 757.4 21.2 8 26.3 758.5 22.6 9 25.2 757.4 21.3 9 26.3 758.5 22.7 10 25.2 757.4 21.3 10 26.3 758.5 22.6
h = 25.5 cm h = 50.5 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 25.9 756 20.9 1 26.1 758.5 22.3 2 25.8 756 20.7 2 26.2 758.6 21.9 3 25.9 756 20.8 3 26.2 758.5 22.3 4 25.9 756 21.1 4 26.3 758.6 22.3 5 25.9 756 20.8 5 26.3 758.5 22.3
6 25.9 756 21 6 26.3 758.5 22.2
7 25.9 756 21.1 7 26.3 758.5 22.5 8 25.9 756 21.2 8 26.3 758.5 22.6
9 25.9 756 21 9 26.3 758.5 22.7
10 25.9 756 21.1 10 26.3 758.5 22.6
Lanjutan Tabel 1
h = 45.5 cm h = 20, 5 cm
h = 30.5 cm h = 55.5 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 25.5 756.5 20.6 1 27.3 756.8 21.5 2 25.5 756.5 20.5 2 27.3 756.9 21.5 3 25.5 756.5 20.7 3 27.3 756.9 21.6 4 25.5 756.5 21.8 4 27.3 756.9 22
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
5 25.6 756.8 21.2 5 27.3 756.9 22 6 25.6 756.8 21.7 6 27.3 756.9 21.9 7 25.6 756.8 21.2 7 27.3 756.8 22.2 8 25.6 756.8 20.7 8 27.3 756.8 22 9 25.6 756.8 21.8 9 27.4 756.8 21.1 10 25.6 756.8 20.8 10 27.4 756.8 22.1
D = 10 cm S = 1 cm
h = 12.3 cm h = 37.3 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 27.6 756.2 19.2 1 27.9 754.5 21.6 2 27.6 756.2 19.3 2 28 754.4 21.6 3 27.6 756.2 19.9 3 28 754.4 21.7 4 27.6 756.2 20.3 4 28 754.4 21.8 5 27.6 756.2 20.3 5 27.9 754.4 21.8
Lanjutan Tabel 1
Tabel 2
6 27.6 756.2 20.1 6 27.9 754.4 21.6 7 27.6 756.2 20.3 7 27.9 754.4 21.9 8 27.6 756.2 19.6 8 27.9 754.4 21.2 9 27.6 756.2 20.4 9 27.9 754.4 21.5 10 27.6 756.2 20.4 10 27.9 754.4 21.8
h = 17.3 cm h = 42.3 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 27.4 755.9 20.4 1 26.8 757.9 19.5 2 27.4 755.9 21.4 2 26.9 757.9 22.7
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
3 27.4 755.9 20.6 3 27 757.9 22
4 27.4 755.9 19.9 4 27 757.9 22.7 5 27.4 755.9 21.3 5 27.1 757.9 23 6 27.4 755.9 19.8 6 27.1 757.9 23.1 7 27.4 755.9 21.1 7 27.8 757.9 23.3
8 27.4 755.9 21.5 8 28 757 23.1
9 27.4 755.9 20.7 9 28.1 756.9 23.1 10 27.4 755.9 21.3 10 28.1 756.9 23.1
h = 22.3 cm h = 47.3 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 27.4 755.7 21.2 1 27.9 756.9 19.9 2 27.5 755.7 21.1 2 27.8 756.9 22.7
3 27.5 755.7 21 3 27.9 756.9 23
4 27.5 755.7 21.2 4 27.9 756.9 23.1 5 27.5 755.7 21.2 5 28 756.8 22.9 6 27.5 755.6 21.2 6 28.1 756.8 23.7 7 27.5 755.6 21.2 7 28.1 756.8 23.6 8 27.5 755.6 21.1 8 28.1 756.9 23.1 9 27.5 755.6 21.1 9 28.1 756.8 23.9 10 27.5 755.6 21.3 10 28.1 756.8 23.6
h = 27.3 cm h = 52.3 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 27.4 755.7 21.2 1 28.1 756.8 23.9 2 27.5 755.7 21.1 2 28.2 756.8 23.1 3 27.5 755.7 21 3 28.3 756.8 23.9 4 27.5 755.7 21.2 4 28.3 756.8 23.6 5 27.5 755.7 21.2 5 28.3 756.8 23.9 6 27.5 755.6 21.2 6 28.4 756.8 23.9 7 27.5 755.6 21.2 7 28.4 756.8 23.9 8 27.5 755.6 21.1 8 28.4 756.8 23.8 9 27.5 755.6 21.1 9 28.4 756.8 23.9 10 27.5 755.6 21.3 10 28.4 756.8 23.6
h = 32.3 cm h = 57.3 cm
No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV) No T (˚C) P (mmHg) Vp(kV)
1 27.4 755.7 21.2 1 29.2 756.4 24.4 2 27.5 755.7 21.1 2 29.2 756.4 24.5 3 27.5 755.7 21 3 29.3 756.4 24.5 4 27.5 755.7 21.2 4 29.3 756.4 24.4 5 27.5 755.7 21.2 5 29.3 756.3 24.4 6 27.5 755.6 21.2 6 29.4 756.3 24.4 7 27.5 755.6 21.2 7 29.4 756.2 24.5 8 27.5 755.6 21.1 8 29.4 756.2 24.6 9 27.5 755.6 21.1 9 29.4 756.2 24.4 10 27.5 755.6 21.3 10 29.4 756.2 24.4
![Gambar 2.1 Susunan Elektroda Bola-Bola Vertikal [4]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/183402.13681/17.612.159.325.351.547/gambar-susunan-elektroda-bola-bola-vertikal.webp)
![Gambar 2.2 Susunan Elektroda Bola-Bola Horizontal [4]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/183402.13681/18.612.119.470.148.297/gambar-susunan-elektroda-bola-bola-horizontal.webp)
