TUGAS AKHIR
PENGARUH ASAP HASIL BAKAR KAYU TERHADAP TEGANGAN FLASHOVER AC ISOLATOR PIRING
Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh :
YOUKI HUTAURUK NIM : 110402025
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
i ABSTRAK
Tugas akhir ini membahas pengaruh asap hasil bakar kayu terhadap tegangan flashover AC isolator piring. Dari hasil analisis didapat bahwa semakin tinggi tingkat konsentrasi asap (PM10 dan gas CO) maka akan sangat berpengaruh terhadap penurunan tegangan flashover AC isolator piring yaitu ketika konsentrasi asap mengalami peningkatan dari 41 g/m3 menjadi 20.000 g/m3 untuk konsentrasi PM10 dan dari 2.288,9094 g/m3 menjadi 929.297,2231 g/m3 untuk konsentrasi gas CO mengakibatkan penurunan tegangan flashover
AC dari 61,63 kV menjadi 26,13 kV dalam kondisi standar (suhu 20oC dan tekanan udara 760 mmHg). Dalam proses pengujian juga didapat bahwa, ketika proses pengasapan telah selesai, asap hasil bakar kayu akan meninggalkan sejumlah polutan berupa cairan asam pada isolator piring yang mengakibatkan penurunan tegangan flashover AC dari 61,63 kV menjadi 49,06 kV dalam kondisi standar. Sehingga kekuatan dielektrik isolator piring tidak akan kembali dalam keadaan normal.
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini merupakan bagian kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
PENGARUH ASAP HASIL BAKAR KAYU TERHADAP TEGANGAN FLASHOVER AC ISOLATOR PIRING
T ugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Krisman Hutauruk dan Remida Rohani br.Nainggolan, serta abang dan kakak-kakak penulis, yaitu dr.Rita Ully Verawaty br.Hutauruk, Dormatua Siahaan,S.T, Ricardo Hutauruk,S.KM, Srimawarni Dachi, S.KM, M.Kes, Henny Agustina br.Hutauruk,S.P, Brando Saragih,S.T.P, Eva Adelina br.Hutauruk,S.E, Vita Londona br.Hutauruk,A.Md.G dan Sani Rotua br.Hutauruk,A.Md.G yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
iii
1. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan juga selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama perkuliahan.
3. Bapak Rahmad Fauzi S.T, M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T dan ibu Syiska Yana S.T, M.T selaku dosen penguji penulis yang banyak memberikan masukan dan arahan selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini.
5. Bapak Alfatta Faisal, S.Si, M.Kes selaku Manajer Teknik Laboratorium Fisika Udara dan Radiasi Balai Teknik Kesehatan Lingkungan dan Pengendalian Penyakit (BTKLPP) Kelas 1 Medan.
6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
iv
9. Sahabat-sahabat seperjuangan: Ari Frahma Ginting, Dedy Widya Sitindaon, Memory Hidyart, Mian Sianturi, Riandi Fuanto, Sandro Levi Panggabean, Tony L. Tobing, Yudha Pratama Simamora dan seluruh teman-teman Balak 1 yang tidak mungkin disebutkan satu per satu. 10. Sahabat KK The PaSCaL: Iventura Tamba, Doly Damanik, Anry
Hutagaol, Seprianti Hutasoit, dan Surya Roganda Situngkir yang telah banyak memberikan masukan, doa dan semangat selama pengerjaan Tugas Akhir ini.
11. Adik-adik KK The FoJe, KK Mikroskil serta Transformational Crew yang selalu memberikan dukungan semangat selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini.
12. Serta untuk semua yang telah mendukung penyelesaian Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan penulis satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Oktober 2015
Penulis,
v 2.1 Karakteristik Asap Kebakaran Hutan dan ISPU ... 6
2.1.1 Karakteristik Asap Kebakaran Hutan ... 6
vi
2.4.2 Teori Townsend Mekanisme Terjadinya Tembus Listrik Udara ... 23
2.4.3 Mekanisme Lewat Denyar Pada Isolator Terpolusi ... 24
2.4.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Lewat Denyar ... 27
2.5 Pengukuran Tingkat Bobot Polusi ... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 32
3.2 Bahan Pengujian ... 32
3.3 Alat Penelitian dan Spesifikasinya... 33
3.4 Prosedur-Prosedur Dalam Eksperimen ... 39
3.4.1 Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan Bersih 39 3.4.2 Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan Terpolusi Asap ... 41
3.5 Pengukuran Tingkat Bobot Polusi ... 44
3.6 Pengukuran Luas Permukaan Isolator ... 46
3.7 Diagram Alir (Flowchart) Penelitian ... 47
BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Data dan Perhitungan Konsentrasi Asap... 48
4.2 Data Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring ... 50
4.2.1 Data Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan Bersih ... 50
vii
4.2.3 Data Pengujian Tegangan Flashover AC Isolator Piring Keadaan 24 Jam Setelah Selesai Proses Pengasapan ... 51 4.3 Perhitungan Tegangan Flashover AC Dalam Keadaan Standar
(t = 20oC dan p = 760 mmHg) ... 52 4.3.1 Perhitungan Tegangan Flashover AC Standar Isolator Piring
Keadaan Bersih ... 52 4.3.2 Perhitungan Tegangan Flashover AC Standar Isolator Piring
Keadaan Terpolusi Asap ... 52 4.3.3 Perhitungan Tegangan Flashover AC Standar Isolator Piring
24 Jam Setelah Selesai Proses Pengasapan ... 54 4.4 Perhitungan Luas Permukaan Isolator Piring ... 55 4.5 Perhitungan Tingkat Bobot Polusi Isolator Berdasarkan
Metode ESDD(Equivalent Salt Deposit Density) ... 56
BAB V ANALISIS DATA
5.1 Analisis Tegangan Flashover AC Terhadap Konsentrasi
Kadar Asap... 59 5.2 Analisis Tegangan Flashover AC Terhadap Bobot Polutan
Yang Menempel Pada Permukaan Isolator Piring ... 63 5.3 Analisis Tegangan Flashover AC Terhadap Lama Durasi
viii BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan ... 69 6.2 Saran ... 70
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kabut Asap Hasil Kebakaran Hutan ... 9
Gambar 2.2 Jenis Isolator Tegangan Tinggi ... 15
Gambar 2.3 Konstruksi Isolator Piring ... 16
Gambar 2.4 Isolator Piring Standar, Anti-Fog, Aerodinamis ... 17
Gambar 2.5 Isolator Piring dengan Kopling clevis-tounge ... 18
Gambar 2.6 Proses Ionisasi ... 20
Gambar 2.7 Ionisasi Benturan ... 21
Gambar 2.8 Permukaan Logam dan Medan Tinggi ... 22
Gambar 2.9 Rangkaian Ekuivalen Isolator Terpolusi ... 26
Gambar 3.1 Potongan kayu Pinus ... 32
Gambar 3.2 Isolator Piring Standar Clevis and Tongue ... 33
Gambar 3.3 Autotrafo dan Trafo Uji ... 34
Gambar 3.4 Tahanan Peredam... 34
Gambar 3.5 Multimeter Digital ... 35
Gambar 3.6 Barometer/Humiditymeter/Thermometer Digital ... 35
Gambar 3.7 Peragaan Rangkaian Percobaan ... 36
Gambar 3.8 Carbon Monoxide (CO) Analyzer tipe AQ5001 Pro ... 37
x
Gambar 3.10 Particulate Air Monitoring ... 38
Gambar 3.11 Conductivitymeter ... 38
Gambar 3.12 Pencucian Isolator Piring ... 39
Gambar 3.13 Ruang Pengeringan Isolator Piring ... 40
Gambar 3.14 Proses Pengambilan Isolator Uji Dari Ruang Pengeringan ... 40
Gambar 3.15 Rangkaian Percobaan... 41
Gambar 3.16 Proses Pengukuran Konsentrasi PM10 dan CO... 42
Gambar 3.17 Kondisi Isolator Piring Terpolusi Asap Pembakaran ... 43
Gambar 3.18 Bentuk Ekuivalen Isolator Piring... 46
Gambar 3.19 Diagram Alir (Flowchart) Penelitian... 47
Gambar 5.1 Grafik Tegangan Flashover AC VS Konsentrasi gas CO ... 61
Gambar 5.2 Grafik Tegangan Flashover AC VS Konsentrasi PM10 ... 61
Gambar 5.3 Grafik Tegangan Flashover AC VS Suhu ... 66
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Angka dan Rentang ISPU... 10
Tabel 2.2 Batas Indeks Standar Pencemar Udara ... 11
Tabel 2.3 Komponen kimia dalam hasil pirolisis asap cair kayu pinus ... 12
Tabel 2.4 Nilai Jarak Spesifik Untuk Berbagai Tingkat Bobot Polusi ... 27
Tabel 2.5 Tingkat Bobot Polusi Berdasarkan analisis kualitatif dan ESDD .. 29
Tabel 3.1 Faktor Koreksi Suhu ... 45
Tabel 4.1 Data Konsentrasi Asap ... 48
Tabel 4.2 Data Tegangan Flashover Keadaan Bersih ... 50
Tabel 4.3 Data Tegangan Flashover Keadaan Terpolusi Asap ... 51
Tabel 4.4 Data Tegangan Flashover 24 Jam Setelah Pengasapan ... 51
Tabel 4.5 Data Pengujian Tegangan Flashover AC dalam Kondisi Standar 54 Tabel 5.1 Hubungan Konsentrasi Gas CO dan PM10 Tegangan Flashover AC Pada Keadaan Standar ... 60
Tabel 5.3 Hubungan Antara Suhu Asap Dengan Tegangan Flashover AC ... 65
