Pengaruh Banyaknya Keping Isolator Terhadap Distribusi Tegangan dan Arus Bocor Pada Isolator Rantai Kondisi Basah

(1)

PENGARUH BANYAKNYA KEPING ISOLATOR TERHADAP DISTRIBUSI TEGANGAN DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR

RANTAI KONDISI BASAH

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh :

NOVAYANTI SIMALANGO 120402075

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(3)

ABSTRAK

Isolator rantai merupakan suatu peralatan yang penting dalam jaringan

transmisi. Oleh sebab itu, kehandalan suatu isolator penting untuk mendukung

penyaluran listrik pada jaringan tenaga listrik. Namun kehandalan dapat

berkurang dikarenakan pengaruh alam, seperti cuaca atau iklim. Banyaknya

isolator piring yang digunakan pada isolator rantai mempengaruhi tegangan yang

dipikul setiap unit isolator dan juga arus bocor yang mengalir pada isolator rantai

tersebut. Pada penelitian ini dilakukan pengujian pada banyaknya keping isolator

yang berbeda, yang bertujuan untuk melihat pengaruh banyaknya keping isolator

terhadap distribusi tegangan dan arus bocor pada isolator rantai dalam 2 kondisi

yaitu kondisi kering dan basah. Dari hasil penelitian, terjadi fluktuasi tegangan

pada kondisi kering maupun basah. Pada kondisi kering, semakin banyak keping

isolator yang digunakan fluktuasi tegangan tidak terlalu signifikan, sedangkan

pada kondisi basah nilai tegangan semakin fluktuatif. Dari penelitian juga

diperoleh semakin banyak keping isolator yang digunakan maka semakin kecil

nilai arus bocor yang mengalir baik pada kondisi kering maupun kondisi basah,

nilai arus bocor terbesar pada kondisi kering yaitu sebesar 0,0353µA. Terjadi

peningkatan arus bocor pada kondisi isolator basah, peningkatan terbesar terjadi

pada intensitas curah hujan 3,3 mm/menit yaitu 38,49µA.

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas

berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “PENGARUH BANYAKNNYA

KEPING ISOLATOR TERHADAP DISTRIBUSI TEGANGAN DAN ARUS BOCOR PADA ISOLATOR RANTAI KONDISI BASAH”.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan

pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

Penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari berbagai kesulitan, namun

atas bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak akhirnya tugas akhir ini dapat

diselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Penulis menyadari bahwa tugas akhir

ini masih belum sempurna, untuk itu penulis mengharapkan adanya masukan

berupa kritik dan saran yang membangun dari pembaca sehingga penulis dapat

melakukan perbaikan di masa yang akan datang.

Medan, September 2016

Penulis,

120402075

(5)

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis ingin berterima kasih kepada Tuhan Yang

Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir ini, penulis menyadari bahwa penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari

bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, maka penulis mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain 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

3. Bapak Rahmad Fauzi S.T, M.T selaku Sekretaris Departemen Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Riswan Dinzi dan Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen penguji

penulis yang banyak memberikan masukan dan arahan selama proses

pengerjaan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Ir. Syahrawardi selaku Kepala Laboratorium Tegangan Tinggi yang

telah mengijinkan penulis untuk mengambil data di Laboratorium

Tegangan Tinggi FT-USU.

6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro,Fakultas Teknik,

8. Teman seperjuangan saya di Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi TA.

2015/2016 yaitu Gomgom, Andika, Ellyani, dan Salim yang dengan

kerelaan hati meluangkan waktunya untuk membantu pengambilan data

Tugas Akhir.

9. Sahabat-sahabat kerja praktek yaitu Ray Calvin, Bobby B Kewas yang

banyak memberi semangat dan masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir.

10. Sahabat-sahabat stambuk 2012 yang telah banyak memberikan masukan,

(6)

11. Adik - adik stambuk 2013 dan 2014 yang telah banyak memberikan

masukan, doa dan semangat selama pengerjaan Tugas Akhir ini.

12. Serta untuk semua yang telah mendukung penyelesaian Tugas Akhir ini

yang tidak dapat disebutkan penulis satu persatu.

13. Teristimewa buat Orangtua tercinta Ayah Roasi Simon Simalango dan Ibu

Masrita Ginting serta keluarga penulis yang selalu memberikan semangat

(7)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

UCAPAN TERIMA KASIH ... iii

DAFTAR ISI ... v

2.1.1. Bahan Dielektrik Isolator ... 4

2.1.2. Isolator Piring ... 8

2.2. Distribusi Tegangan Pada Isolator Rantai ... 9

2.3. Arus Bocor pada Isolator ... 11

2.4. Tahanan Isolator ... 11

2.5. Pengaruh Kadar Asam terhadap Arus Bocor Isolator .... 13

2.5.1. Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit ... 14

2.5.2. Daya Hantar Listrik ... 14

2.6. Curah Hujan ... 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 16

3.1. Umum ... 16

3.2. Waktu dan Tempat Penelitian ... 16

3.3. Alat dan Bahan ... 16

3.4. Rangkaian Pengujian ... 19

3.4.1. Rangkaian Pengujian Distribusi Tegangan ... 19

(8)

3.5. Prosedur Percobaan ... 20

3.5.1. Prosedur Percobaan Distribusi Tegangan Isolator Rantai Kondisi Kering ... 20

3.5.2. Prosedur Percobaan Distribusi Tegangan Isolator Rantai Kondisi Basah ... 21

3.5.3. Prosedur Percobaan Arus Bocor Isolator Rantai Kondisi Kering ... 21

3.5.4. Prosedur Percobaan Arus Bocor Isolator Rantai Kondisi Basah ... 22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 23

4.1. Pengolahan Data Hasil Pengukuran Tegangan pada Tiap Keping Isolator ... 23

4.1.1. Kondisi Isolator Kering ... 23

4.1.2. Kondisi Isolator Basah ... 27

4.2. Hasil Perhitungan Persentase Distribusi Tegangan ... 38

4.2.1. Hasil Perhitungan Persentase Distribusi Tegangan Kondisi Kering ... 39

4.2.2. Hasil Perhitungan Presentase Distribusi Tegangan Kondisi Basah Ringan ... 43

4.2.3. Hasil Perhitungan Presentase Distribusi Tegangan Kondisi Basah Sedang ... 47

4.2.4. Hasil Perhitungan Presentase Distribusi Tegangan Kondisi Basah Tinggi ... 51

4.3. Hasil Perhitungan Tegangan yang Dipikul Setiap Unit Isolator ... 55

4.4. Distribusi Tegangan Isolator pada Kondisi Kering.... 58

4.5. Distribusi Tegangan Isolator pada Kondisi Basah Ringan ... 59

4.6. Distribusi Tegangan Isolator pada Kondisi Basah Sedang ... 60

(9)

4.8. Analisis Pengaruh Pembasahan terhadap Distribusi

Tegangan Isolator Rantai ... 61

4.8.1. Analisis Pengaruh Pembasahan terhadap Distribusi Tegangan Isolator Rantai pada 5 Keping Isolator ... 62

4.9. Pengolahan Data Hasil Percobaan untuk Arus Bocor .. 71

4.9.1. Kondisi Isolator Kering ... 71

4.9.2. Kondisi Isolator Basah Ringan ... 72

4.9.3. Kondisi Isolator Basah Sedang ... 73

4.9.4. Kondisi Isolator Basah Tinggi ... 74

4.10. Analisis Pengaruh Pembasahan Terhadap Arus Bocor Isolator Rantai ... 78

4.10.1. Pengaruh Pembasahan terhadap Arus Bocor 5 Keping Isolator ... 78

(10)

4.10.3. Pengaruh Pembasahan terhadap Arus Bocor 7

Keping Isolator ... 80

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 85

5.1. Kesimpulan ... 85

5.2 Saran ... 86

DAFTAR PUSTAKA ... 87

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bentuk-bentuk isolator porselen ... 5

Gambar 2.2. Isolator dan parameter listriknya ... 8

Gambar 2.3. Konstruksi isolator piring ... 8

Gambar 2.4. a. Isolator Piring Standar ... 8

b. Isolator Anti-Fog ... 8

c. Isolator Aerodinamis ... 8

Gambar 2.5. (a) Susunan “konduktor-dielektrik-konduktor” pada isolator rantai dan (b) Susunan kapasitansi pada isolator rantai ... 10

Gambar 2.6. Arus bocor pada permukaan isolator ... 12

Gambar 2.7. Rangkaian ekivalen arus bocor isolator ... 12

Gambar 2.8. Rangkaian ekivalen arus bocor pada isolator ... 13

Gambar 3.1. Trafo Uji ... 16

Gambar 3.2. Autotrafo ... 17

Gambar 3.3. Tahanan ... 17

Gambar 3.4. Multimeter Digital ... 17

Gambar 3.5. Barometer/humiditymeter ... 18

Gambar 3.6. Elektroda bola-bola ... 18

Gambar 3.7. Isolator piring keramik ... 18

Gambar 3.8. Rangkaian Pengujian Distribusi Tegangan pada Isolator Rantai ... 19

Gambar 3.9. Rangkaian Pengujian Arus Bocor pada Isolator Rantai... 20

Gambar 4.1. Perbandingan banyaknya keping isolator terhadap distribusi tegangan isolator rantai pada kondisi kering ... 61

Gambar 4.2. Perbandingan banyaknya keping isolator terhadap distribusi tegangan isolator rantai pada kondisi basah ringan ... 62

(12)

Gambar 4.4. Perbandingan banyaknya keping isolator terhadap distribusi tegangan isolator rantai pada kondisi basah

tinggi ... 64

Gambar 4.5. Tegangan setiap unit isolator pada 5 keping isolator ... 65

Gambar 4.10. Tegangan setiap unit isolator pada 10 keping isolator ... 72

Gambar 4.11. Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan pada 5 sampai 10 keping isolator kondisi kering ... 76

Gambar 4.12. Hubungan antara banyaknya keping isolator terhadap arus bocor pada kondisi kering ... 76

Gambar 4.13. Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan pada 5 sampai 10 keping isolator kondisi basah ringan ... 78

Gambar 4.14. Hubungan antara banyaknya keping isolator terhadap arus bocor pada kondisi basah ringan ... 78

Gambar 4.15. Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan pada 5 sampai 10 keping isolator kondisi basah sedang ... 79

Gambar 4.16. Hubungan antara banyaknya keping isolator terhadap arus bocor pada kondisi basah sedang ... 79

Gambar 4.17. Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan pada 5 sampai 10 keping isolator kondisi basah tinggi ... 81

Gambar 4.18. Hubungan antara banyaknya keping isolator terhadap arus bocor pada kondisi basah tinggi ... 81

Gambar 4.19. Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 5 keping isolator pada berbagai kondisi ... 82

Gambar 4.20. Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 6 keping isolator pada berbagai kondisi ... 83

(13)

Gambar 4.22. Hubungan antara arus bocor terhadap tegangan 8 keping

isolator pada berbagai kondisi ... 85

isolator pada berbagai kondisi ... 86

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Curah hujan tahunan di beberapa tempat di dunia ... 15

Tabel 4.1. Tegangan tembus sela bola 5 keping isolator pada kondisi kering ... 23

Tabel 4.6. Tegangan tembus sela bola 10 keping isolator pada kondisi kering ...

Tabel 4.7. Tegangan tembus sela bola 5 keping isolator pada kondisi basah ringan ... 27

Tabel 4.8. Tegangan tembus sela bola 6 keping isolator pada kondisi basah ringan ... 27

Tabel 4.9. Tegangan tembus sela bola 7 keping isolator pada kondisi basah ringan ... 28

Tabel 4.10. Tegangan tembus sela bola 8 keping isolator pada kondisi basah

ringan ... 28

ringan ... 29

ringan ... 30

sedang ... 30

(15)

sedang ... 31

sedang ... 32

sedang ... 33

tinggi ... 34

tinggi ... 35

tinggi ... 36

tinggi ... 37

Tabel 4.25. Hasil perhitungan tegangan setiap unit isolator pada 5 keping

isolator ... 55

isolator ... 56

isolator ... 57

(16)