Pengaruh Kelembaban Terhadap Arus Bocor Isolator Piring Jenis Porselen Terpolusi Abu Vulkanik

(1)

PENGARUH KELEMBABAN TERHADAP ARUS BOCOR

ISOLATOR PIRING JENIS PORSELEN

TERPOLUSI ABU VULKANIK

Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi listrik

Oleh :

OBET POWELL L TOBING

NIM: 090402065

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

(2)

(3)

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

PENGARUH KELEMBABAN TERHADAP ARUS BOCOR

ISOLATOR PIRING JENIS PORSELEN

TERPOLUSI ABU VULKANIK

Oleh:

OBET POWELL L TOBING 090402065

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada tanggal 19 bulan Agustus tahun 2015 di depan penguji :

1. Ketua Penguji : Syiska Yana, S.T, M.T

2. Anggota Penguji : Ir. Hendra Zulkarnaen

Disetujui oleh :

Pembimbing Tugas Akhir

Ir. Syahrawardi NIP: 19570223198303 1 002

Diketahui oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

(4)

ABSTRAK

Polutan yang menempel pada isolator dan keadaan udara di sekitar permukaan isolator akan mempengaruhi tahanan dan konduktivitas permukaan isolator. Perubahan tahanan dan konduktivitas permukaan isolator akan mempengaruhi arus bocor yang mengalir di permukaan isolator. Pada tugas akhir ini, polutan berupa abu vulkanik yang menempel di permukaan isolator dan kelembaban udara di sekitar permukaan isolator dibuat beragam. Isolator piring dikotori dengan abu vulkanik selama 10 detik. Kemudian, isolator yang sudah terpolusi abu vulkanik dimasukkan ke ruang pengujian dan dilakukan pengukuran arus bocor. Kelembaban udara di sekitar permukaan isolator dinaikkan secara perlahan mulai dari 73,1 %RH hingga 100 %RH dan dilakukan pengukuran arus bocor untuk berbagai tingkat kelembaban. Demikian seterusnya untuk lama pengotoran isolator yaitu selama 20 detik, 30 detik, 40 detik, 50 detik, dan 60 detik. Dari percobaan ini diperoleh bahwa penambahan kadar polutan berupa abu vulkanik yang menempel pada permukaan isolator mempengaruhi arus bocor yang mengalir di permukaan isolator. Meningkatnya nilai kelembaban di sekitar permukaan isolator mengakibatkan arus bocor yang mengalir di permukaan isolator semakin meningkat.

(5)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan anugerah-Nya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:

PENGARUH KELEMBABAN TERHADAP ARUS BOCOR

ISOLATOR PIRING JENIS PORSELEN TERPOLUSI ABU

VULKANIK

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

Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, danuntuksaudara kandung penulis atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah

banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. Terima kasih sebesar-besarnya penulis ucapkan untuk beliau. 2. Bapak Ir.RajaHarahap, M.T selaku dosen wali penulis.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT. USU dan Bapak Rahmat Fauzi, S.T, M.T selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro FT. USU

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

(6)

6. Seluruh asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, khususnya saudara Memory dan Andi hidayat, yang dengan kerelaan hati meluangkan

waktunya untuk membantu pengambilan data tugas akhir.

7. Rekan-rekan Elektro 09, khususnya Alfonso MS, Zico VS, Thanks FS, Join SGG, Yehuda Marbun, Daniel Marpaung dan Ridho Sanjaya Tamba,S.T rekan-rekan yang tak dapat disebutkan yang selalu ada disaat suka maupun duka selama enam tahun.

8. Teman-teman Elektro 2010,2011 dan 2012, khususnya Yudi, Richard, Frederick dan rekan lainnya yang turut membantu dalam pengambilan data tugas akhir ini.

9. Serta untuk semua yang telah mendukung penyelesaian tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan penulis satu per satu.

Penulis sadar bahwa tugas akhir ini masih kurang sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki tugas akhir ini. Akhir kata semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Medan, Agustus 2015 Penulis,

(7)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

Kata Pengantar ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 3

1.4.1 Tujuan penelitian ... 3

1.4.2 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Metode penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Isolator ... 5

2.2 Jenis isolator ... 7

2.3 Isolator Piring ... 11

2.4 Isolator Terpolusi ... 15

2.5 Pembersihan Isolator Terpolusi ... 15

2.5.1 Perpanjangan Sirip ... 16

2.5.2 Pelapisan Minyak ... 16

2.5.3 Pencucian Berkala ... 16

2.5.4 Pelapisan RTV ... 17

2.5.5 Pelapisan Kaca ... 17

2.5.6 Penggunaan Isolator Komposit ... 17

2.6 Pengukuran Tingkat Polusi ... 18

2.7 Tahanan Isolator ... 20

(8)

2.9 Pengaruh Kelembaban Udara Terhadap Arus Bocor Isolator

Terpolusi ... 25

BAB III METODOLOGI 3.1 Tempat dan Waktu ... 27

3.2 Bahan Pengujian ... 27

3.3 Alat Penelitian ... 27

3.4 Variasi Pengujian ... 29

3.5 Prosedur Eksperimen ... 30

3.5.1 Pengujian Arus Bocor Isolator Bersih ... 30

3.5.2 Pengujian Arus Bocor Isolator Terpolusi dengan lama pengotoran 10 detik ... 32

(9)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan ... 45

4.2 Analisa data ... 45

4.2.1 Arus Bocor Isolator ... 45

4.2.1.1Isolator dalam kondisi bersih ... 45

4.2.1.2Isolator piring dengan lama pengotoran 10 detik... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 74

Daftar Pustaka ... 75 Lampiran A

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.2 Isolator piring yang diserikan pada tiang transmisi sistem

Tenaga listrik ... 6

Gambar 2.2 Jenis Isolator Tegangan Tinggi ... 7

Gambar 2.3 Bentuk-bentuk isolator keramik ... 8

Gambar 2.4 Jenis-jenis isolator pendukung ... 9

Gambar 2.5 Isolator rantai ... 10

Gambar 2.6 Isolator Piring Pada Tiang Penyambung ... 10

Gambar 2.7 Konstruksi Isolator Piring ... 11

Gambar 2.8 Isolator Gantung ... 12

Gambar 2.9 Jenis Isolator Piring Berdasarkan Bentuknya ... 14

Gambar 2.10 Arus Bocor pada Permukaan Isolator ... 21

Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen ArusBocor ... 22

Gambar 2.12 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor pada Isolator ... 23

Gambar 3.1 Ruang pengabutan isolator ... 28

Gambar 3.2 Ruang Pengeringan ... 29

Gambar 3.3 Rangkaian Eksperimen Pengujian ... 30

Gambar 3.4 Sistem Pengkondisian Isolator Secara Tiruan ... 32

Gambar 3.5 Diagram Alir ( Flowchart ) Penelitian ... 36

Gambar 4.1 Grafik arus bocor isolator dalam keadaan bersih pada Berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul masing-masing 10 kV, 20 kV, dan 30 kV ... 49

Gambar 4.2 Grafik arus bocor isolator dengan lama pengotoran10 detik Pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul masing-masing 10 kV, 20 kV, dan 30 kV ... 53

Gambar 4.3 Grafik arus bocor isolator dengan lama pengotoran20 detik Pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul masing-masing 10 kV, 20 kV, dan 30 kV ... 57

(11)

Gambar 4.5 Grafik arus bocor isolator dengan lama pengotoran 40 detik Pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul

masing-masing 10 kV, 20 kV, dan 30 kV ... 65 Gambar 4.6 Grafik arus bocor isolator dengan lama pengotoran 50 detik

Pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul

masing-masing 10 kV, 20 kV, dan 30 kV ... 69 Gambar 4.7 Grafik arus bocor isolator dengan lama pengotoran 60 detik

Pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul

(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Arus bocor isolator dalam keadaan bersih pada berbagai Tingkat kelembaban untuk tegangan pikul masing-masing

10 kV, 20 kV dan 30 kV... 46 Tabel 4.2 Arus bocor isolator dengan lama pengotoran 10 detik pada

Berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul masing- masing 10 kV, 20 kV dan 30 kV ... 50 Tabel 4.3 Arus bocor isolator dengan lama pengotoran 20 detik pada

(13)

ABSTRAK

Polutan yang menempel pada isolator dan keadaan udara di sekitar permukaan isolator akan mempengaruhi tahanan dan konduktivitas permukaan isolator. Perubahan tahanan dan konduktivitas permukaan isolator akan mempengaruhi arus bocor yang mengalir di permukaan isolator. Pada tugas akhir ini, polutan berupa abu vulkanik yang menempel di permukaan isolator dan kelembaban udara di sekitar permukaan isolator dibuat beragam. Isolator piring dikotori dengan abu vulkanik selama 10 detik. Kemudian, isolator yang sudah terpolusi abu vulkanik dimasukkan ke ruang pengujian dan dilakukan pengukuran arus bocor. Kelembaban udara di sekitar permukaan isolator dinaikkan secara perlahan mulai dari 73,1 %RH hingga 100 %RH dan dilakukan pengukuran arus bocor untuk berbagai tingkat kelembaban. Demikian seterusnya untuk lama pengotoran isolator yaitu selama 20 detik, 30 detik, 40 detik, 50 detik, dan 60 detik. Dari percobaan ini diperoleh bahwa penambahan kadar polutan berupa abu vulkanik yang menempel pada permukaan isolator mempengaruhi arus bocor yang mengalir di permukaan isolator. Meningkatnya nilai kelembaban di sekitar permukaan isolator mengakibatkan arus bocor yang mengalir di permukaan isolator semakin meningkat.

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu komponen utama pada jaringan transmisi dan distribusi sistem tenaga listrik adalah isolator. Isolator merupakan suatu alat yang digunakan untuk menopang kawat penghantar jaringan pada tiang-tiang listrik yang berfungsi untuk memisahkan dua buah kawat atau lebih agar tidak terjadi kebocoran arus (leakage current) atau loncatan bunga api (flashover) yang dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan pada sistem jaringan tenaga listrik.

Isolator lebih banyak digunakan pada saluran listrik hantaran udara, akibatnya isolator menjadi rawan polusi. Udara disekitar isolator yang dipasang pada ruangan terbuka dapat membawa polutan-polutan berupa debu/abu, asap-asap kendaraan, maupun garam, sehingga polutan-polutan yang terbawa oleh angin akan menempel pada permukaan isolator dan berangsur-angsur membentuk suatu lapisan kontaminan. Lapisan kontaminan yang menempel pada permukaan isolator akan mempengaruhi kinerja isolator, bahkan dapat membuat isolator gagal melaksanakan fungsinya, salah satunya adalah peristiwa kebocoran arus (leakage current). Selain lapisan kontaminan yang menempel pada isolator, temperatur, tekanan, dan kelembaban udara disekitar isolator juga dapat mempengaruhi kinerja isolator.

(15)

hujan ringan, dan kabut, akan membuat abu vulkanik semakin konduktif secara elektrik. Hal ini akan mempengaruhi arus bocor permukaan isolator.

1.2 Perumusan Masalah

Melalui latar belakang, maka penulis dapat merumuskan masalah yang akan dibahas adalah:

1. Bagaimana arus bocor isolator pada keadaan bersih?

2. Bagaimana pengaruh abu vulkanik kering terhadap arus bocor isolator ? 3. Bagaimana pengaruh kelembaban terhadap arus bocor isolator yang sudah

terpolusi abu vulkanik kering ?

1.3 Batasan Masalah

Agar tujuan penulisan tugas akhir ini sesuai dengan yang diharapkan serta terfokus pada judul dan bidang yang telah disebutkan diatas maka penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas sebagai berikut:

1. Isolator yang diteliti adalah isolator piring berbahan porselen.

2. Polutan yang digunakan pada penelitian ini ialah Abu vulkanikkering gunung Sinabung.

3. Untuk menyemburkan debu/abu vulkanik ke permukaan isolator, digunakan sebuah blower yang dirangkaikan ke suatu ruangan kecil berbentuk persegi yang terbuat dari bahan akrilik.Kecepatan angin dari blower tidak dibahas dalam penelitian ini.

4. Perubahan kandungan zat kimia abu vulkanik yang digunakan, tidak dibahas dalam penelitian ini.

(16)

6. Karena dalam penelitian ini yang diteliti adalah arus bocor konduktif, maka digunakan tegangan DC yang ada di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi,Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian

1.4.1 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kelembaban terhadap arus bocor isolator piring jenis porselen terpolusi abu vulkanik.

1.4.2 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah untuk memberikan informasi tentang layak tidaknya suatu isolator yang terpolusi jika ditinjau dari arus bocornya bila abu vulkanik yang menempel pada isolator semakin tebal dan bila keadaan kelembaban udara disekitar isolator yang sudah terpolusi abu vulkanik semakin meningkat.

1.5 Metode Penelitian

(17)

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pemahaman terhadap tugas akhir ini maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :

Bab I Pendahuluan

Bab ini berisi latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini memebahas tentang isolator, tegang lewat denyar, tegangan lewat denyar pada isolator terpolusi, presipitasi, kandungan air hujan, pengukuran hujan.

Bab III Metode Penelitian

Bab ini berisi tentang tempat dan waktu penelitian, bahan pengujian, alat penelitian dan spesifikasinya, variasi pengujian, prosedur eksperimen.

Bab IV Hasil dan Pembahasan

Berisi tentang data dan grafik dari hasil pengujian.

Bab V Kesimpulan dan Saran

(18)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Isolator

Pada sistem tenaga listrik, mulai dari pembangkit, saluran transmisi sampai dengan saluran distribusi ke konsumen, dibutuhkan suatu sistem yang aman untuk mengalirkan aliran listrik. Sistem yang aman untuk mengalirkan aliran listrik dan untuk dapat mengurangi rugi-rugi daya pada saluran transmisi digunakanlah suatu sistem tegangan tinggi. Penggunaan sistem tegangan tinggi ini membutuhkan suatu perlatan yang disebut isolator. Isolator ini berfungsi untuk mengisolir konduktor dengan konduktor, maupun mengisolir konduktor dengan bagian peralatan yang terhubung secara listrik dengan tanah.

Pada saluran transmisi dan distribusi, salah satu komponen yang harus lebih diperhatikan adalah isolasi, karena tegangan yang digunakan pada saluran cukup tinggi. Langkah yang perlu diambil untuk menghindarkan terjadinya kerusakan terhadap peralatan listrik akibat tegangan lebih dan loncatan bunga api, ialah dengan menentukan pemakaian isolator berdasarkankekuatan daya isolasi (dielectric strength) dan kekuatan mekanis (mechanical strength) bahan-bahan isolator yang dipakai. Karena sifat suatu isolator di tentukan oleh bahan yang digunakan [1]. Beberapa persyaratan penting yang harus dimiliki suatu isolator adalah:

a. Isolator harus mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi. b. Memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi.

c. Mempunyai nilai resistivitas yang tinggi untuk memperkecil arus bocor yang terjadi.

d. Tidak mudah keropos dan tahan terhadap masuknya gas-gas ataupun cairan-cairan ke dalam bahan isolator.

(19)

Menurut fungsinya, isolator dapat ditinjau dari dua segi yaitu:

a. Fungsi dari segi elektris : Untuk menyekat / mengisolasi antara kawat fasa dengan tanah dan kawat fasa lainnya.

b. Fungsi dari segi mekanis : Menahan berat dari konduktor / kawat penghantar, mengatur jarak dan sudut antar konduktor / kawat penghantar serta menahan adanya perubahan pada kawat penghantar akibat temperatur dan angin.

Pada menara saluran transmisi, isolator yang sering digunakan adalah isolator rantai yang terdiri dari beberapa isolator piring yang diserikan. Pada jaringan distribusi hantaran udara tegangan menengah, isolator yang banyak digunakan adalah isolator pin, dan isolator pin-post.

Gambar 2.1 Isolator piring yang diserikan pada tiang transmisi sistem tenaga listrik.

(20)

2.2 Jenis Isolator

Isolator adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan perpindahan muatan listrik yang berfungsi untuk memisahkan konduktor bertegangan dengan kerangka penyangga yang dibumikan. Dilihat dari lokasi pemasangan, isolator terdiri dari isolator pasangan dalam (indoor) dan isolator pasangan luar (outdoor) [2]. Bentuk isolator pasangan luar dibuat bersirip untuk memperpanjang lintasan arus bocor dan mencegah terbentuknya jembatan air jika isolator dibasahi oleh air hujan.

Berdasarkan bahan pembuatnya isolator terdiri dari isolator keramik dan isolator polimer. seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2. Berikut penjelasan dari dua kelompok bahan isolator.

Isolator

Gambar 2.2 Jenis Isolator Tegangan Tinggi

1. Isolator keramik

(21)

kaca. Bahan porselen digunakan dalam pembuatan isolator piring, isolator tipe post dengan inti padat maupun berongga, isolator tipe pin, isolator pin-post dan bushing yang bentuknya dapat dilihat pada Gambar 2.3. Isolator porselin dibuat

dari bahan campuran tanah porselin, kwarts, dan veld spaat, yang 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. Oleh sebab itu isolator porselin ini dapat dipakai dalam ruangan yang lembab maupun di udara terbuka.

Gambar 2.3 Bentuk-bentuk isolator keramik. (a) Tipe Post (b) Tipe Pin (c) Tipe Piring (d) Isolator Pin-Post

Isolator kaca pada umumnya terbuat dari bahan campuran antara pasir silikat, dolomit, dan phospat. Komposisi dari bahan-bahan tersebut dan cara pengolahannya dapat menentukan sifat atau karakteristik dari isolator kaca ini. Isolator kaca memiliki sifat mengkondensir (mengembun) kelembaban udara, sehingga lebih mudah debu melekat dipermukaan isolator tersebut. Makin tinggi tegangan sistem makin mudah pula terjadi peristiwa kebocoran arus listrik (leakage current) lewat isolator tersebut,yang berarti mengurangi fungsi isolasinya. Oleh karena itu isolator gelas ini lebih banyak dijumpai pemakaiannya pada jaringan distribusi sekunder.

(22)

2. Isolator Polimer

Isolator berbahan keramik yaitu porselen dan kaca memiliki kelebihan dan kelemahan. Kelebihannya isolator berbahan ini memiliki karakteristik elektrik yang baik tetapi memiliki kelemahan yaitu berat, mudah pecah, dan kemampuan menahan tegangan berkurang karena polutan yang menempel pada permukaannya. Untuk mengatasi kelemahan isolator keramik, dikembangkan isolator berbahan polimer.

Isolator polimer atau isolator non-keramik pertama kali diperkenalkan pada tahun 1959. Bahan utama pembuatan isolator polimer adalah epoksi. Isolator polimer yang dipasang di luar ruangan rentan terhadap masalah kerusakan akibat sinar ultraviolet dan erosi. Kerusakan yang terjadi pada isolator polimer umumnya berhubungan dengan penggunaan material yang tidak tepat, teknik produksi, kualitas batang serat fiber yang rendah, serta penyegelan antara batang, kerangka dan ujung logam yang tidak bagus. Penyebab kerusakan isolator polimer dapat juga berupa pengapuran, krasing (patah inti polimer), dan penetrasi air. Selain itu, material polimer umumnya rentan terhadap pengaruh lingkungan dan polusi yang tinggi. Keuntungan dari isolator polimer adalah berat dari isolator yang 90% lebih ringan dibanding dengan isolator keramik. Isolator polimer juga mempunyai sifat hidrofobik, sifat termal dan dielektrik yang lebih baik. Selain itu, isolator polimer juga memiliki kekuatan mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan isolator keramik dan gelas[3].

(23)

Gambar 2.4 Jenis-jenis isolator pendukung

Dilihat dari bentuknya, isolator gantung terdiri dari dua jenis, yaitu isolator piring dan isolator batang tonggak.Untuk transmisi tegangan tinggi, isolator piring dirangkai berbentuk rantai, seperti pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Isolator rantai

Isolator piring digunakan juga untuk jaringan hantaran udara tegangan menengah. Pada jaringan menengah isolator piring digunakan pada tiang akhir dan tiang sambungan seperti diperlihatkan pada Gambar 2.6.

(24)

2.3 Isolator Piring

Konstruksi dasar isolator piring adalah bahan isolasi, perekat berupa semen, jepitan logam dan tonggak logamyang ditunjukkan pada Gambar 2.7. Semen berfungsi untuk merekat bahan isolasi dengan tonggak logam dan merekat bahan isolasi dengan jepitan logam.

Gambar 2.7 Konstruksi Isolator Piring

Adapun ukuran isolator piring bervariasi dari diameter (D) 25 cm sampai 40 cm dan jarak spasi nominal (P) dari 127 mm sampai 240 mm.

Bahan isolasi yang digunakan pada isolator piring ini adalah keramik yang dibagi menjadi dua yaitu porselin dan kaca. Isolator porselin memiliki kekuatan dielektrik sekitar 60 kV/cm sedangkan kekuatan dielektrik isolator kaca 140 kV/cm. Isolator kaca juga memiliki kekuatan mekanik yang lebih besar dari pada isolator porselin, tetapi isolator kaca lebih rapuh. Isolator piring yang terbuat dari kaca tidak digunakan pada sistem dengan tegangan DC karena tegangan DC menimbulkan proses elektrolisis pada bahan kaca yaitu perpindahan ion positif ke katoda sehingga dapat menyebabkan perubahan fisik isolator [4].

Umumnya dielektrik isolator terbuat dari bahan porselen, gelas, dan bahan komposit. Kap dan fitting terbuat dari besi tuang atau baja ; dan untuk arus tinggi

digunakan besi tuang non-magnetik atau logam putih agar tidak terjadi pemanasan yang berlebihan pada jepitan akibat magnetisasi. Konstruksi kap (jepitan

(25)

menentukan kekuatan mekanis isolator. Bahan perekat yang umumnya digunakan adalah semen.

Dilihat dari konstruksinya, isolator gantung ini dikenal dalam dua jenis, yaitu jenis clevis dan jenis ball and socket [1].

(a) (b)

Gambar 2.8 Isolator gantung (a) jenis clevis dan (b) jenis ball and socket. Jenis clevis ini memiliki bentuk tutup (cap) dan pasaknya (pin) berbentuk pipih dengan lubang ditengahnya, yang digunakan untuk keperluan penggandengan dari beberapa isolator gantung dengan mengikatnya dengan mur baut sehingga bisa lebih kuat penggandengannya. Jenis ball and socket memiliki bentuk tutup (cap) berlubang (socket) untuk menyangkutkan pasak (pin) yang berbentuk bulat (ball), sehingga penggandengan dari bebarapa isolator gantung tidak menggunakan baut (bolt) lagi. Kedua jenis ini yang paling banyak dipakai adalah jenis clevis, karena dibandingkan dengan jenis ball and socket maka jenis clevis ini lebih kokoh dan kuat serta tidak ada kemungkinan lepas [1].

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

a. Setiap lubang pada bahan isolasi, harus memiliki sumbu yang sejajar dengan

sumbu memanjang atau sumbu tegak isolator. Lubang dibuat pada temperatur penempatan isolator.

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

c. Permukaan isolator harus licin dan bebas dari partikel – partikel runcing. d. Untuk menghindari terjadinya peluahan sebagian, maka isolator tidak boleh

(26)

e. Tidak ada resiko meledak dan pecah.

f. 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. g. Jarak rambat isolator harus diperbesar, jika isolator dipasang pada kawasan

yang dihuni banyak burung.

h. Bahan perekat harus memiliki kekuatan adhesi yang tinggi.

Keuntungan-keuntungan dari isolator piring atau isolator gantung adalah : 1. Setiap unit dirancang untuk tegangan 11 kV sehingga dengan menghubungkan

beberapa buah isolator secara seri, maka sederetan isolator tersebut dapat digunakan untuk setiap tegangan yang diinginkan.

2. Bila didalam deretan isolator yang telah dihubungkan tersebut salah satu isolator rusak, maka proses penggantiannya lebih mudah dan harganya relatif lebih murah.

3. Tekanan mekanis pada rangkaian isolator akan berkurang karena tempat pengikat kawat penghantarnya fleksibel.

4. Apabila deretan isolator tersebut digantungkan pada menara yang terbuat dari baja maka konduktor tegangan tinggi hanya sedikit berpengaruh terhadap sambaran kilat, karena penghantar kawat tersebut posisinya lebih rendah dari

pada lengan menara yang ditanahkan dan mempunyai sifat sebagai penangkal petir.

(27)

Dilihat dari bentuknya, isolator piring dibagi menjadi 3 jenis seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5

Gambar 2.9 Jenis isolator piring berdasarkan bentuknya : (a) Isolator Piring Standar, (b) Isolator Piring Anti-kabut, (c) Isolator Piring Aerodinamis

1. Isolator piring Standar

Isolator ini digunakan di daerah dengan bobot polusi rendah. 2. Isolator piring Anti-fog

Isolator ini dirancang memiliki lekukan yang lebih dalam yang berfungsi memperpanjang jarak rambat arus, digunakan di daerah dengan bobot polusi tinggi.

3. Isolator piring Aerodinamis

(28)

2.4 Isolator Terpolusi

Setelah melalui waktu yang cukup lama, isolator – isolator pasangan luar akan dicemari oleh polutan yang dibawa oleh udara. Polutan ini dapat mempengaruhi konduktivitas permukaan dari isolator tersebut sehingga dapat menyebabkan kegagalan isolasi.

Beberapa jenis polutan yang sangat berpengaruh terhadap tahanan permukaan isolator adalah:

1. Garam.

2. Petrokimia, yaitu sisa pembakaran dari industri seperti karbon dioksida, klorin, dan sulfur dioksida dan sebagainya.

3. Pasir didaerah gurun

Kondisi cuaca akan mempengaruhi polutan pada permukaan isolator. Kontaminan berupa kotoran umum akan terkikis dan hilang dikarenakan tercuci oleh hujan yang lebat sedangkan kontaminasi berupa debu akan melekat misalnya semen, abu batu bara, petrokimia tidak akan terkikis dan hilang . Sedangkan gerimis, kelembaban yang tinggi, dan kabut akan membuat lapisan polutan menjadi basah sehingga dapat membuat permukaan isolator semakin konduktif.

2.5 Pembersihan Isolator Terpolusi

Polutan yang menempel pada isolator dapat dibersihkan oleh hujan yang mengikis polutan yang menempel pada isolator. Namun, tidak semua polutan dapat dihilangkan atau dikikis oleh hujan. Karena itu, polutan yang menempel pada permukaan isolator harus dibersihkan secara berkala dengan metode pembersihan khusus.

Beberapa metode dalam mengurangi dan mengeleminasi polutan yang menempel pada isolator diantaranya sebagai berikut:

1. Perpanjangan sirip 2. Pelapisan minyak 3. Pencucian berkala 4. PelapisanRTV 5. Pelapisan kaca

(29)

2.5.1 Perpanjangan Sirip

Sirip isolator diperpanjang dengan bahan polimer. Perpanjangan sirip ini dipasang pada sirip isolator dengan menggunakan perekat dan tidak boleh ada celah udara di antara sirip porselin dengan sirip tambahan karena akan menyebabkan peluahan sebagian pada celah udara ini yang akan merusak polimer dan isolator. Selain memperpanjang jarak rambat, perpanjangan sirip ini memudahkan air yang membawa polutan akibat hujan atau embun untuk mengalir dari permukaan isolator.

2.5.2 Pelapisan Minyak

Salah satu metode untuk mencegah kegagalan isolasi pada isolator adalah dengan melapisi permukaan isolator dengan lapisan minyak [4]. Pelapisan ini akan menghasilkan sifat hidrofobik, yaitu sifat bahan yang membuat permukaannya tetap kering karena air sulit menempel pada permukaannya, sehingga polutan akan terperangkap dan terkumpul dan mencegah polutan tersebut menjadi basah akibat embun maupun kabut. Minyak yang digunakan pada metode ini terbuat dari silikon atau hidrokarbon. Metode ini merupakan metode utama dan pengaplikasiannya dapat dilakukan secara teratur. Pelapisan berkala dapat dilakukan dengan menghilangkan lapisan yang lama dan melapisi isolator dengan lapisan minyak yang baru.

2.5.3 Pencucian Berkala

Isolator pada gardu induk dapat dicuci dalam keadaan tidak bertegangan maupun saat bertegangan. Pencucian dapat dilakukan secara otomatis dan manual seperti dengan menggunakan helikopter dan pembersihan polutan dengan menggunakan air bertekanan tinggi. Penggunaan metode ini cukup banyak digunakan dan efektif dalam pembersihan polutan yang sulit dihilangkan seperti semen.

Ada 2 syarat yang harus diperhatikan untuk mencuci isolator dalam keadaan bertegangan, yaitu:

(30)

2. Urutan pencucian harus dimulai dari bawah ke atas untuk mencegah terkumpulnya polutan.

2.5.4 Pelapisan RTV( Room Temprature Vulcanizing)

Pelapisan dengan silikon RTV hanya dapat diterapkan dengan menaikkan frekuensi dari gardu ke phasa isolator [5]. Pelapisan RTV ini dapat dilakukan tanpa mengganggu sistem ataupunjaringan.Pelapisan ini dilakukan pada isolator porselen untuk menghasilkan bagian permukaan yang hidrofobik. Pelapisan ini sangat terkenal untuk menjadi solusi dalam menangkal polutan dalam jangka waktu yang panjang.

2.5.5 Pelapisan Kaca

Didaerah yang tingkat polusinya tinggi, penggunaan pelapisan kaca sering digunakan untuk memperkecil kegagalan isolasi. Pelapisan ini menggunakan kaca yang semi konduktif.

2.5.6 Penggunaan Isolator Komposit

(31)

2.6 Pengukuran Tingkat Polusi

Menurut standar IEC 815, ayat 2, ada 3 metode untuk menentukan tingkat bobot polusi isolator di suatu kawasan, yaitu [2]:

a. Berdasarkan analisa kualitatif kondisi lingkungan. No

.

Tingkat Bobot Polusi

Ciri Lingkungan Berdasarkan Analisa Kualitatif

ESDD (mg/cm2)

1. Ringan

 Kawasan tanpa industri dan pemukiman yang dilengkapi sarana pembakaran dengan kepadatan rumah rendah

 Kawasan dengan kepadatan industri rendah atau pemukiman, tetapi sering terkena angin dan/atau hujan

 Kawasan pertanian

 Kawasan pegunungan

Semua kawasan ini harus terletak paling sedikit 10 – 20 km dari laut dan bukan kawasan terbuka bagi hembusan angin langsung dari laut.

0,06

2. Sedang

 Kawasan industri, khususnya yang tidak menghasilkan asap polusi dan/atau pemukiman yang dilengkapi sarana pembakran dengan kepadatan rumah sedang

 Kawasan dengan kepadatan rumah tinggi, tetapi sering terkena angin dan/atau hujan

 Kawasan terbuka bagi angin laut tetapi tidak terlalu dekat dengan pantai (paling sedikit berjarak beberapa kilometer dari pantai)

0,20

3. Berat  Kawasan dengan kepadatan industri

(32)

kepadatan sarana pembakaran yang tinggi dan menghasilkan polusi

 Kawasan dekat laut atau kawasan yang senantiasa terbuka bagi hembusan angin laut yang relatif kencang

4. Sangat Berat  Kawasan yang umumnya cukup luas, terkena debu konduktif dan asap industri yang khususnya menghasilkan endapan konduktif tebal

 Kawasan yang umumnya cukup luas sangat dekat dengan pantai dan terbuka bagi semburan air laut atau hembusan angin laut ayng sangat kencang dan mengandung polutan

 Kawasan padang pasir yang ditandai dengan tidak adanya hujan untuk jangka waktu lama, terbuka bagi angin kencang yang membawa pasir dan garam, serta terkena kondensasi yang tetap

>0,60

b. Berdasarkan evaluasi terhadap pengalaman lapangan tentang perilaku isolator yang sudah terpasang di kawasan tersebut.

(33)

Menurut standar IEC 815, penentuan tingkat bobot polusi menurut metode (c) di atas dapat dilakukan dengan salah satu cara di bawah ini [2]:

1. Mengukur konduktivitas volume bahan polutan yang dikumpulkan dari lapangan dengan alat ukur direksional.

2. Mengukur deposit garam ekuivalen dari polutan yang menempel di permukaan isolator atau metode “ Equivalent Salt Deposit Density” (ESDD). 3. Mengevaluasi jumlah lewat denyar yang terjadi pada berbagai rentengan

isolator yang berbeda ukuran panjangnya.

4. Mengukur konduktivitas permukaan isolator-isolator sampel.

5. Mengukur arus bocor isolator pada tegangan operasi sistem (nilai arus tertinggi selama beberapa kurun waktu tertentu yang berurutan).

2.7 Tahanan Isolator

Tahanan permukaan isolator dapat bervariasi, bergantung pada material yang menempel pada permukaan isolator. Selain jenis polutan atau material, keadaan iklim, daerah pemasangan isolator dan kelembaban udara juga menjadi faktor yang mempengaruhi besar dari tahanan permukaan isolator. Penurunan kerapatan udara akibat ketinggian suatu daerah dari permukaan air laut akan menurunkan kemampuan suatu isolator secara perlahan. Larutan seperti air, kabut, dan senyawa kecil lainnya pada permukaan isolator sangat mempengaruhi sifat-sifat isolasi tersebut, karena akan menurunkan tahanan permukaan isolator yang mengakibatkan naiknya arus bocor yang mengalir pada permukaan isolasi tersebut.

(34)

Sifat suatu bahan isolasi yang menentukan nilai kedua resistansi tersebut masing-masing adalah resistivitas volume dan resistivitas permukaan. Karena resistansi permukaan adalah resistansi bidang batas antara permukaan bahan isolasi dengan udara, resistansi permukaan ini dipengaruhi oleh kelembaban udara di sekitar permukaan bahan isolasi. Karena itu, resistivitas permukaan suatu bahan isolasi dipengaruhi oleh kelembaban udara di sekitar permukaan bahan isolasi.

Jika tegangan yang dipikul isolator adalah tegangan AC, maka selain kedua jenis arus tersebut, pada isolator juga mengalir arus kapasitif. Arus kapasitif terjadi karena adanya kapasitansi yang dibentuk isolator dengan elektroda [3]. Pada Gambar 2.10 ditunjukkan arus permukaan, arus volume dan arus kapasitif yang mengalir pada suatu isolator.

Gambar 2.10 Arus Bocor pada Permukaan Isolator

(35)

Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor

Menurut Gambar 2.11, arus bocor yang mengalir melalui suatu isolator adalah :

IB = IP + IC + IV…………2.1 Dimana :

IB = Arus Bocor (Ampere) IP = Arus Permukaan (Ampere) IC = Arus Kapasitif (Ampere) IV = Arus Volume (Ampere)

Karena tahanan volume relatif besar dibandingkan dengan tahanan permukaan, maka arus volume dapat diabaikan. Sehingga, arus bocor total menjadi :

IB = IP + IC...2.2

(36)

Gambar 2.12 Rangkaian Ekivalen Arus Bocor pada Isolator Pada tugas akhir ini, karena yang ingin diperoleh adalah nilai arus yang mengalir di permukaan isolator, maka nilai Ic diabaikan. Sehingga didapat

persamaan :

IB = IP...2.3 Dimana :

IB = Arus Bocor (Ampere) IP = Arus Permukaan (Ampere)

2.8 Abu Vulkanik

(37)

Abu vulkanik terdiri dari batuan berukuran besar sampai halus, yang berukuran besar biasanya jatuh di sekitar kawah sampai radius 5-7 km, sedangkan yang halus dapat jatuh pada jarak mencapai ratusan bahkan ribuan kilometer disebabkan oleh adanya hembusan angin [7].

Dalam geologis, abu vulkanik adalah material batuan vulkanik yang berasal dari magma panas dan cair yang membeku secara cepat. Batuan beku sejatinya merupakan kumpulan mineral yang membeku dan mengkristal dari magma cair. Karena membeku cepat maka magma ini tidak sempat mengkristal dengan baik. Dalam geologi magma yang tidak mengkristal dengan baik ini disebut gelas [8].

Unsur yang paling berlimpah yang ditemukan dalam magma adalah silika (SiO2) dan oksigen. Letusan basal energi rendah (basal : batuan beku berwarna gelap, berbutir halus, yg umumnya merupakan pembekuan lava dr gunung api) menghasilkan abu berwarna gelap khas yang mengandung 45 – 55 % silika yang umumnya kaya akan zat besi (Fe) dan magnesium (Mg). Letusan riolit paling eksplosif menghasilkan abu felsic yang tinggi silika ( > 69 % ), sedangkan jenis lain dari abu dengan komposisi menengah ( misalnya , andesit atau dasit ) memiliki kandungan silika antara 55-69 %.

Debu vulkanik gunung Sinabung mengandung logam berat seperti : Tembaga (Cu) 46,35 ppm, Seng (Zn) 0,02%, Besi (Fe) 4,37%, Merkury < 0,001 ppm dan logam berat Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) lebih kecil dari limit of detection (LoD) sedangkan logam berat Arsen (As) tidak terdeteksi [9].

(38)

2.9 Pengaruh Kelembaban Udara terhadap Arus Bocor Isolator Terpolusi

Kelembaban adalah konsentrasi uap air di udara. Kelembaban yang dipengaruhi oleh perubahan cuaca disekitar isolator akan sangat mempengaruhi kinerja suatu isolator yang dipasang di ruang terbuka.Pada musim hujan atau pada cuaca dingin, akan terjadi proses pembasahan kontaminan secara alami. Dimana saat cuaca dingin, kelembaban akan meningkat. Itu artinya konsentrasi uap air di udara meningkat sehingga lapisan kontaminan akan menyerap uap air dari udara, akibatnya lapisan kontaminan akan basah. Lapisan kontaminan yang basah ini membuat konduktivitas lapisan kontaminan akan berubah. Adapun hal ini dapat terlihat dari persamaan berikut:

V = ∂ Vs ………..2.4

Dimana, V adalah tegangan lewat denyar isolator pada sembarang keadaan udara; Vs adalah tegangan lewat denyar isolator pada keadaan standar; dan ∂ adalah faktor koreksi udara. Adapun untuk menentukan faktor koreksi udara adalah dengan persamaan berikut:

� = 0,

+ �………2.5

Dimana , b adalah tekanan udara (mmHg); ψadalah temperature udara (oC). Jika Vs adalah tegangan lewat denyar isolator pada keadaan udara standard dan kelembaban 11 g/m3, maka tegangan lewat denyar isolator pada sembarang temperatur, tekanan dan kelembaban udara dapat ditentukan sebagai berikut :

V = ∂Vs

ℎ……….2.6

Dalam hal ini, khadalah faktor koreksi kelembaban udara.Untuk mengetahui hubungan tegangan flashover terhadap arus bocor digunakan rumus:

V = IB. R ………...2.7

(39)

Sehingga dari seluruh persamaan diatas, untuk mengetahui hubungan antara kelembaban dengan arus bocor isolator bias didapat dengan cara mensubstitusi Persamaan 2.7 ke Persamaan 2.6 maka diperoleh persamaan sebagai berikut:

IB.R = ∂Vs

k_h ...2.8

Dapat disederhakan sebagai berikut:

R = ∂Vs

IB.kh...2.9

Dari persamaan diatas terlihat hubungan antara kelembaban dengan arus bocor. Bila nilai Vs dan IB tetap, maka R berbanding terbalik dengan kh. sedangkan pada Persamaan 2.7, bila V tetap maka terlihat bahwa R berbanding terbalik dengan IB. Jadi dari Persamaan 2.9 dan 2.7 tersebut didapat hubungan antara kelembaban, tahanan permukaan, dan arus bocor sebagai berikut :

Bila nilai kelembaban meningkat maka tahanan permukaan akan menurun. Dengan menurunnya tahanan permukaan maka arus bocor akan semakin meningkat. Demikian sebaliknya, bila nilai kelembaban semakin menurun maka tahan permukaan akan semakin meningkat. Dengan meningkatnya tahanan permukaan maka arus bocor akan semakin menurun.

(40)

BAB III

METODOLOGI

3.1 Tempat dan Waktu

Eksperimen akan dilakukan di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi, Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik USU pada tanggal 2 September 2014 sampai dengan selesai.

3.2 Bahan Pengujian

Polutan yang digunakan dalam penelitian ini ialah abu vulkanik kering dari letusan gunung Sinabung, Tanah Karo, Sumatera Utara.

3.3 Alat Penelitian

1. 1 unit trafo uji 2. 1 unit auto trafo

3. 1 unit isolator piring porselen, dengan spesifikasi: berukuran 254 x 146 mm; jarak rambat 31 cm; Luas permukaan 1500 cm2_.

4. Kabel Penggantung 5. 1 unit multimeter 6. 1 unit resistor uji 1 MΩ

7. 1 unit ketel listrik dengan keran, dengan spesifikasi ketel: 220 V; 450 W; 50 Hz

8. Pipa penghubung ± 1 m dan selang plastik ± 80 cm 9. 1 unit barometer/humiditymeter/thermometer digital 10.1 unit wadah berupa ember plastik

11.1 buah ayakan kecil. Digunakan untuk menyaring abu vulkanik, agar tidak ada benda seperti rumput atau plastik kecil yang ikut menempel ke permukaan isolator.

12.1 unit stopwatch

13.1 karung kecil (±10 kg) abu vulkanik

(41)

15.Ruang Pengabuan

Untuk pengabuan isolator dengan abu vulkanik, digunakan sebuah blower yang sudah dirangkaikan dengan 1 unit ruangan kecil berukuran 50 x 100 cm. Blower dihubungkan dengan sebuah pipa yang panjangnya ± 1 m dan di ujung pipa dihubungkan sebuah kran yang fungsinya untuk mengatur agar abu vulkanik yang akan masuk kedalam ruang pengabuan dapat diatur sedemikian. Isolator akan dimasukkan kedalam ruangan tersebut dan kemudian abu vulkanik akan disemprotkan dengan bantuan blower kedalam ruang pengabuan tersebut.

(a) (b)

(42)

16.Ruang pengeringan

Isolator dalam keadaan basah akan dikeringkan selama ± 24 jam didalam ruang pengeringan.

Gambar 3.2 Ruang Pengeringan

3.4 Variasi Pengujian

(43)

3.5 Prosedur Eksperimen

3.5.1 Pengujian Arus Bocor isolator bersih

Pengujian pada isolator bersih akan memperlihatkan data arus bocor isolator untuk setiap kenaikan kelembaban hingga nilai kelembaban mencapai 100 %. Adapun prosedur yang dilakukan sebagai berikut:

1. Isolator dicuci bersih dengan air

2. Isolator dikeringkan di dalam ruang pengeringan ± 24 jam. 3. Setelah kering, isolator tersebut dirangkai sesuai Gambar 3.3.

AC

= autotransformator = transformator uji

Gambar 3.3 Rangkaian eksperimen pengujian

4. Dalam eksperimen ini akan diukur besar arus bocor yang mengalir melalui permukaan isolator. Arus bocor yang akan diukur diperkirakan berada dalam kisaran mikroampere (μA) sehingga pengukuran dengan menggunakan amperemeter praktis akan menghasilkan pembacaan yang tidak akurat. Oleh karena itu untuk mengukur arus bocor, di dalam eksperimen ini ditambahkan

(44)

suatu rangkaian sederhana yang memanfaatkan hukum Ohm. Pada kabel pembumian rangkaian percobaan dipasang resistor dengan nilai yang telah diketahui, selanjutnya akan disebut sebagai resistor uji. Resistor uji kemudian dihubungkan pada voltmeter, sehingga pada saat tegangan 10 kV , 20 kV, dan 30 kV diberikan, pada voltmeter akan terbaca nilai tegangan yang dialami resistor. Dari nilai tegangan tersebut, dapat diperoleh besar arus bocor yang mengalir melalui resistor uji dengan menggunakan Persamaan 3.1.

I

bocor = � dimasukkan kedalam ruang kabut, terlebih dahulu dicatat nilai %RH (Nilai %RH pada kondisi ini adalah pada keadaan normal).

6. Saklar utama S1 ditutup dan AT diatur hingga tegangan keluarannya nol. 7. Lalu saklar sekunder S2 ditutup.

8. Tegangan keluaran AT dinaikkan secara perlahan hingga pembacaan pada V1 = 10 kV.

9. Mencatat nilai tegangan pada V2.

10.Turunkan nilai keluaran AT hingga nol, buka saklar S2 dan S1.

11.Ulangi langkah 6 sampai 9 hingga didapat nilai V2 berjumlah 4 nilai, Tegangan keluaran AT diatur hingga tegangan keluarannya nol, kemudian saklar S2 dan S1 dibuka.

12.Uap air yang telah dipanaskan dimasukkan kedalam ruang kabut, yaitu dengan membuka secara perlahan keran yang menghubungkan ketel uap dengan ruang kabut, hingga nilai kelembaban meningkat secara perlahan sesuai dengan nilai kelembaban yang ditentukan.

13.Ulangi langkah 6 sampai 11.

14.Ulangi langkah 12 – 13 diatas hingga mencapai nilai kelembaban 100 %. 15.Setelah nilai V2 didapat untuk berbagai tingkat kelembaban, tegangan

(45)

16.Catat nilai tegangan pada V2 dan ulangi langkah 9 sampai langkah 13.

17.Tegangan keluaran AT dinaikkan secara perlahan hingga pembacaan pada V1 = 30 kV.

18.Catat nilai tegangan pada V2 dan ulangi langkah 9 sampai langkah 13.

3.5.2 Pengujian Arus Bocor Isolator Terpolusi dengan lama pengotoran 10

detik

Adapun pengujian isolator yang dipolutani dengan abu vulkanik selama 10 detik, akan memperlihatkan data arus bocor pada isolator pada berbagai tingkat kelembaban. Adapun prosedur yang dilakukan sebagai berikut:

1. Ulangi langkah 1 dan 2 diatas.

2. Isolator bersih yang sudah kering, dimasukkan kedalam ruang pengabuan. Didalam ruang pengabuan, isolator akan dipolutani dengan abu vulkanik. Prosesnya adalah dengan menggunakan bantuan blower, abu vulkanik disemburkan kedalam ruang pengabuan melalui sebuah pipa yang ujung sambungannya berupa keran (Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4 Sistem Pengkondisian Isolator Secara Tiruan). Proses penyemburan abunya dilakukan selama 10 detik.

MEJA PENYANGGA _{RUANG PENGOTORAN /}

PENGABUAN

Gambar 3.4 Sistem Pengkondisian Isolator Secara Tiruan 3. Ulangi langkah 3 sampai langkah 18 diatas (pada Subbab 3.5.1).

Wadah Berisi Polutan Abu Vulkanik

BLOWER

(46)

detik

1. Ulangi langkah 1 dan 2 diatas (pada Subbab 3.5.1).

3. Ulangi langkah 3 sampai langkah 18 diatas (pada Subbab 3.5.1).

detik

(47)

detik

3. Ulangi langkah 3 sampai langkah 18 diatas (pada Subbab 3.5.1).

detik

2. Isolator bersih yang sudah kering, dimasukkan kedalam ruang pengabuan. Didalam ruang pengabuan, isolator akan dipolutani dengan abu vulkanik. Prosesnya adalah dengan menggunakan bantuan blower, abu vulkanik disemburkan kedalam ruang pengabuan melalui sebuah pipa yang ujung sambungannya berupa keran (Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4 Sistem Pengkondisian Isolator Secara Tiruan). Proses penyemburan abunya dilakukan

selama 50 detik.

(48)

detik

(49)

3.6 Diagram Alir ( Flowchart ) Penelitian

Ingin melakukan percobaan isolator terpolusi abu

vulkanik ? isolator selama 10

detik.

B

C A

Ingin mengotori isolator selama 20

(50)

E

F

G

H Ingin mengotori

isolator selama 30 detik.

detik.

I D

Tidak

Ya

(51)

A

Pengujian arus bocor isolator bersih pada keadaan

kelembaban tidak dinaikkan (Kelembaban ruang

pengujian)

Apakah ingin melakukan percobaan pada isolator bersih

yaitu pengaruh kenaikan kelembaban terhadap arus bocor

isolator ?

Catat Nilai Arus Bocor dan kelembaban Ruang

pengujian

Pengujian Arus Bocor Pada Kelembaban

Yang dinaikkan

(52)

B

Pengujian arus bocor pada keadaan kelembaban tidak dinaikkan (Kelembaban

ruang pengujian)

Apakah ingin melakukan percobaan yaitu pengaruh kenaikan kelembaban terhadap

arus bocor isolator ?

pengujian

Pengujian Arus Bocor Pada Kelembaban Yang

dinaikkan

(53)

C

ruang pengujian)

pengujian

dinaikkan

(54)

D

ruang pengujian)

pengujian

dinaikkan

(55)

E

ruang pengujian)

pengujian

dinaikkan

(56)

F

ruang pengujian)

pengujian

dinaikkan

(57)

G

I

SELESAI Pengujian arus bocor

pada keadaan kelembaban tidak dinaikkan (Kelembaban

ruang pengujian)

pengujian

dinaikkan

Catat nilai Arus Bocor dan

(58)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh kelembaban terhadap arus bocor suatu isolator bila isolator tersebut terpolusi oleh abu vulkanik.

4.1 Data Hasil Eksperimen

Hasil data Eksperimen terdiri dari:

1. Pembacaan arus bocor isolator piring dalam keadaan bersih 2. Pengaruh kelembaban terhadap arus bocor isolator piring bersih

3. Pengaruh kelembaban terhadap arus bocor isolator piring terpolusi dengan : a. Lama pengotoran isolator selama 10 detik.

b. Lama pengotoran isolator selama 20 detik. c. Lama pengotoran isolator selama 30 detik. d. Lama pengotoran isolator selama 40 detik. e. Lama pengotoran isolator selama 50 detik. f. Lama pengotoran isolator selama 60 detik.

4.2 Analisa Data

Polutan berupa abu yang menempel pada permukaan isolator akan mempengaruhi arus bocor isolator piring. Kelembaban udara disekitar isolator akan meningkatkan nilai arus bocor isolator piring.

4.2.1 Arus Bocor Isolator

Pada subbab ini akan dibahas perhitungan arus bocor yang didapat dengan memasukkan nilai V (tegangan) pada voltmeter dan memasukkan nilai resistor uji (R) ke Persamaan 3.1.

4.2.1.1 Isolator dalam Kondisi Bersih

(59)

3.157 µA, dan untuk tegangan pikul V1 = 30 kV adalah sebesar 5.35425 µA . Ketika %RH (kelembaban relatif) dinaikkan terjadi kenaikan arus bocor permukaan isolator. Hal ini terjadi akibat semakin meningkatnya kadar uap air di udara sehingga polutan yang menempel di permukaan isolator menyerap uap air yang terkandung di udara, sehingga mengakibatkan polutan di permukaan isolator tersebut menjadi basah. Semakin basahnya permukaan isolator mengakibatkan semakin berkurangnya nilai tahanan permukaan isolator. Akibatnya arus bocor dipermukaan isolator semakin meningkat. Data arus bocor isolator dalam keadaan bersih pada tegangan pikul (V1) masing – masing 10 kV, 20 kV, 30 kV dan pada berbagai tingkat kelembaban dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Arus bocor isolator dalam keadaan bersih pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul masing-masing

10 kV, 20 kV dan 30 kV

73.1 0.413 0.411 0.413 0.412 0.41225 0.41225

74.3 0.546 0.548 0.547 0.546 0.54675 0.54675

75.2 0.614 0.612 0.615 0.613 0.6135 0.6135

76.4 0.683 0.683 0.682 0.684 0.683 0.683

77.1 0.731 0.733 0.731 0.731 0.7315 0.7315

78.6 0.793 0.794 0.792 0.793 0.793 0.793

79.8 1.325 1.322 1.324 1.325 1.324 1.324

80.1 1.589 1.588 1.588 1.59 1.58875 1.58875

81.2 1.934 1.935 1.933 1.933 1.93375 1.93375

82.3 2.365 2.364 2.361 2.363 2.36325 2.36325

83.7 2.754 2.753 2.753 2.757 2.75425 2.75425

84.6 3.129 3.133 3.127 3.126 3.12875 3.12875

85.3 3.632 3.637 3.631 3.635 3.63375 3.63375

86.4 3.924 3.921 3.923 3.926 3.9235 3.9235

87.5 4.453 4.451 4.452 4.458 4.4535 4.4535

89.6 5.422 5.421 5.424 5.424 5.42275 5.42275

(60)

Tegangan

92.7 6.334 6.337 6.331 6.333 6.33375 6.33375

93.4 6.712 6.715 6.716 6.711 6.7135 6.7135

94.2 7.324 7.322 7.323 7.323 7.323 7.323

95.6 7.653 7.653 7.652 7.654 7.653 7.653

96.8 8.112 8.113 8.112 8.115 8.113 8.113

97.4 8.721 8.725 8.722 8.722 8.7225 8.7225

98.7 9.894 9.891 9.893 9.893 9.89275 9.89275

99.6 14.65 14.66 14.66 14.68 14.6625 14.6625

100 33.24 33.22 33.22 33.25 33.2325 33.2325

20 kV

73.1 3.159 3.156 3.158 3.155 3.157 3.157

74.3 3.398 3.393 3.396 3.394 3.39525 3.39525

75.2 3.867 3.862 3.868 3.868 3.86625 3.86625

76.4 4.352 4.358 4.357 4.351 4.3545 4.3545

77.1 4.721 4.725 4.72 4.723 4.72225 4.72225

78.6 5.214 5.211 5.215 5.212 5.213 5.213

79.8 5.687 5.684 5.686 5.689 5.6865 5.6865

80.1 6.088 6.091 6.085 6.089 6.08825 6.08825

81.2 6.598 6.599 6.596 6.599 6.598 6.598

82.3 6.998 6.995 7.001 6.999 6.99825 6.99825

83.7 7.487 7.489 7.485 7.491 7.488 7.488

84.6 8.231 8.238 8.233 8.237 8.23475 8.23475

85.3 8.854 8.849 8.857 8.859 8.85475 8.85475

86.4 9.232 9.23 9.231 9.232 9.23125 9.23125

87.5 9.679 9.672 9.677 9.681 9.67725 9.67725

89.6 10.12 10.11 10.14 10.11 10.12 10.12

91.8 12.87 12.81 12.91 12.89 12.87 12.87

92.7 14.94 14.88 14.98 14.89 14.9225 14.9225

93.4 18.98 18.87 18.95 18.98 18.945 18.945

94.2 21.31 21.22 21.47 21.35 21.3375 21.3375

95.6 25.64 25.84 25.71 25.59 25.695 25.695

(61)

Tegangan

97.4 33.96 33.88 34.12 33.99 33.9875 33.9875

98.7 36.24 37.11 36.67 36.28 36.575 36.575

99.6 39.92 39.34 39.99 39.55 39.7 39.7

100 43.68 43.94 43.51 43.71 43.71 43.71

30 kV

73.1 5.353 5.351 5.358 5.355 5.35425 5.35425

74.3 5.875 5.874 5.878 5.876 5.87575 5.87575

75.2 6.198 6.194 6.204 6.199 6.19875 6.19875

76.4 6.645 6.649 6.644 6.651 6.64725 6.64725

77.1 7.159 7.162 7.155 7.158 7.1585 7.1585

78.6 7.622 7.615 7.629 7.628 7.6235 7.6235

79.8 8.126 8.131 8.129 8.124 8.1275 8.1275

80.1 8.434 8.431 8.438 8.432 8.43375 8.43375

81.2 8.755 8.751 8.756 8.759 8.75525 8.75525

82.3 9.153 9.159 9.148 9.161 9.15525 9.15525

83.7 9.427 9.425 9.428 9.427 9.42675 9.42675

84.6 9.864 9.862 9.866 9.865 9.86425 9.86425

85.3 10.12 10.13 10.12 10.17 10.135 10.135

86.4 13.25 13.23 13.25 13.26 13.2475 13.2475

87.5 15.78 15.76 15.78 15.79 15.7775 15.7775

89.6 17.98 17.91 17.94 17.97 17.95 17.95

91.8 19.88 19.87 19.87 19.89 19.8775 19.8775

92.7 21.54 21.53 21.58 21.53 21.545 21.545

93.4 23.64 23.61 23.65 23.63 23.6325 23.6325

94.2 26.12 26.11 26.13 26.12 26.12 26.12

95.6 31.31 31.35 31.33 31.35 31.335 31.335

96.8 34.25 34.24 34.28 34.21 34.245 34.245

97.4 38.87 38.89 38.88 38.81 38.8625 38.8625

98.7 42.56 42.51 42.57 42.56 42.55 42.55

99.6 48.67 48.67 48.61 48.69 48.66 48.66

(62)

Dari Tabel 4.1 diatas, dapat dibuat kurva yang menyatakan hubungan kelembaban dengan arus bocor yang mengalir di permukaan isolator. pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik arus bocor isolator dalam keadaan bersih pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul masing-masing 10 kV, 20 kV, dan 30 kV.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

ARUS B

OCOR (µ

A)

KELEMBABAN (%RH) KELEMBABAN Vs ARUS BOCOR

(63)

4.2.1.2 Isolator Piring dengan Lama Pengotoran 10 detik

Dari percobaan diperoleh nilai arus bocor isolator dengan lama pengotoran 10 detik, pada nilai kelembaban relatif (%RH) = 73.1% untuk tegangan pikul V1 = 10 kV adalah sebesar 0.13275 µA, untuk tegangan pikul V2 = 20 kV adalah sebesar 0.86025 µA, dan untuk tegangan pikul V1 = 30 kV adalah sebesar 2.59425 µA . Ketika %RH (kelembaban relatif) dinaikkan terjadi kenaikan arus bocor permukaan isolator. Hal ini terjadi akibat semakin meningkatnya kadar uap air di udara sehingga polutan yang menempel di permukaan isolator menyerap uap air yang terkandung di udara, sehingga mengakibatkan polutan di permukaan isolator tersebut menjadi basah. Semakin basahnya permukaan isolator mengakibatkan semakin berkurangnya nilai tahanan permukaan isolator. Akibatnya arus bocor dipermukaan isolator semakin meningkat. Data arus bocor isolator dengan lama pengotoran 10 detik pada tegangan pikul (V1) masing – masing 10 kV, 20 kV, 30 kV dan pada berbagai tingkat kelembaban dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Arus bocor isolator dengan lama pengotoran 10 detik pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul masing-masing

10 kV, 20 kV dan 30 kV

73.1 0.132 0.129 0.136 0.134 0.13275 0.13275

74.3 0.156 0.159 0.161 0.157 0.15825 0.15825

75.2 0.182 0.183 0.181 0.192 0.1845 0.1845

76.4 0.253 0.238 0.243 0.256 0.2475 0.2475

77.1 0.346 0.291 0.353 0.355 0.33625 0.33625

78.6 0.494 0.496 0.488 0.495 0.49325 0.49325

79.8 0.992 0.997 0.968 0.998 0.98875 0.98875

80.1 1.223 1.205 1.198 1.221 1.21175 1.21175

81.2 1.641 1.639 1.744 1.634 1.6645 1.6645

82.3 1.982 2.008 1.996 1.985 1.99275 1.99275

83.7 2.174 2.166 2.198 2.159 2.17425 2.17425

84.6 2.473 2.462 2.439 2.494 2.467 2.467

(64)

Tegangan

86.4 2.986 2.965 2.894 2.897 2.9355 2.9355

87.5 3.256 3.226 3.214 3.243 3.23475 3.23475

89.6 3.756 3.787 3.842 3.768 3.78825 3.78825

91.8 4.112 4.098 4.285 3.986 4.12025 4.12025

92.7 4.321 4.562 4.335 4.638 4.464 4.464

93.4 4.982 4.763 4.584 5.213 4.8855 4.8855

94.2 5.194 5.025 5.212 5.189 5.155 5.155

95.6 6.231 6.198 6.242 6.238 6.22725 6.22725

96.8 6.874 6.943 6.94 6.885 6.9105 6.9105

97.4 7.342 7.398 7.341 7.344 7.35625 7.35625

98.7 9.134 9.245 9.224 9.198 9.20025 9.20025

99.6 10.68 10.88 10.86 10.78 10.8 10.8

100 23.48 23.38 24.09 23.56 23.6275 23.6275

20 kV

73.1 0.867 0.854 0.857 0.863 0.86025 0.86025

74.3 1.087 1.079 1.084 1.102 1.088 1.088

75.2 1.299 1.291 1.302 1.301 1.29825 1.29825

76.4 1.494 1.489 1.492 1.487 1.4905 1.4905

77.1 1.864 1.853 1.865 1.852 1.8585 1.8585

78.6 2.119 2.121 2.098 2.117 2.11375 2.11375

79.8 2.423 2.542 2.483 2.447 2.47375 2.47375

80.1 2.865 2.859 2.798 2.863 2.84625 2.84625

81.2 3.189 3.178 3.182 3.197 3.1865 3.1865

82.3 3.538 3.542 3.551 3.545 3.544 3.544

83.7 3.896 3.858 3.894 3.847 3.87375 3.87375

84.6 4.121 3.998 4.119 4.108 4.0865 4.0865

85.3 4.545 4.538 4.542 4.563 4.547 4.547

86.4 4.998 4.979 5.007 4.897 4.97025 4.97025

87.5 5.458 5.437 5.453 5.448 5.449 5.449

89.6 5.867 5.866 5.796 5.846 5.84375 5.84375

91.8 7.256 7.235 7.268 7.288 7.26175 7.26175

(65)

Tegangan

93.4 8.122 8.124 8.109 8.121 8.119 8.119

94.2 8.213 8.209 8.187 8.196 8.20125 8.20125

95.6 8.976 8.973 8.986 8.978 8.97825 8.97825

96.8 9.342 9.352 9.343 9.341 9.3445 9.3445

97.4 9.872 9.798 9.886 9.882 9.8595 9.8595

98.7 12.65 12.66 12.64 12.66 12.6525 12.6525

99.6 14.89 14.87 14.98 14.88 14.905 14.905

100 28.29 28.65 28.35 28.32 28.4025 28.4025

30 kV

73.1 2.593 2.595 2.595 2.594 2.59425 2.59425

74.3 3.095 3.094 3.095 3.097 3.09525 3.09525

75.2 3.191 3.194 3.193 3.192 3.1925 3.1925

76.4 3.597 3.599 3.596 3.595 3.59675 3.59675

77.1 3.697 3.696 3.701 3.711 3.70125 3.70125

78.6 3.798 3.795 3.797 3.791 3.79525 3.79525

79.8 4.095 4.102 4.103 4.099 4.09975 4.09975

80.1 4.498 4.501 4.493 4.496 4.497 4.497

81.2 4.737 4.743 4.742 4.739 4.74025 4.74025

82.3 5.132 5.128 5.133 5.132 5.13125 5.13125

83.7 5.487 5.483 5.488 5.485 5.48575 5.48575

84.6 5.821 5.819 5.824 5.823 5.82175 5.82175

85.3 6.294 6.302 6.301 6.289 6.2965 6.2965

86.4 6.798 6.801 6.935 6.757 6.82275 6.82275

87.5 7.329 7.333 7.328 7.329 7.32975 7.32975

89.6 7.864 7.859 7.867 7.863 7.86325 7.86325

91.8 9.012 8.998 9.011 9.009 9.0075 9.0075

92.7 9.452 9.458 9.454 9.512 9.469 9.469

93.4 9.853 9.847 9.863 9.862 9.85625 9.85625

94.2 10.24 10.32 10.28 10.26 10.275 10.275

95.6 10.98 10.89 10.99 10.97 10.9575 10.9575

96.8 13.43 13.46 13.52 13.44 13.4625 13.4625

(66)

Tegangan

98.7 15.24 15.19 15.26 15.25 15.235 15.235

99.6 18.49 18.52 18.51 18.48 18.5 18.5

100 33.23 33.21 33.22 33.25 33.2275 33.2275

Dari Tabel 4.2, dapat dibuat kurva yang menyatakan hubungan kelembaban dengan arus bocor isolator pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik arus bocor isolator dengan lama pengotoran 10 detik pada berbagai tingkat kelembaban untuk tegangan pikul

masing-masing 10 kV, 20 kV, dan 30 kV. 0 KELEMBABAN Vs ARUS BOCOR